OSDN Git Service

kasan, page_alloc: rework kasan_unpoison_pages call site
[uclinux-h8/linux.git] / mm / page_alloc.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  *  linux/mm/page_alloc.c
4  *
5  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
6  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
7  *
8  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
9  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
10  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
11  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
12  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
13  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
14  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
15  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
16  */
17
18 #include <linux/stddef.h>
19 #include <linux/mm.h>
20 #include <linux/highmem.h>
21 #include <linux/swap.h>
22 #include <linux/swapops.h>
23 #include <linux/interrupt.h>
24 #include <linux/pagemap.h>
25 #include <linux/jiffies.h>
26 #include <linux/memblock.h>
27 #include <linux/compiler.h>
28 #include <linux/kernel.h>
29 #include <linux/kasan.h>
30 #include <linux/module.h>
31 #include <linux/suspend.h>
32 #include <linux/pagevec.h>
33 #include <linux/blkdev.h>
34 #include <linux/slab.h>
35 #include <linux/ratelimit.h>
36 #include <linux/oom.h>
37 #include <linux/topology.h>
38 #include <linux/sysctl.h>
39 #include <linux/cpu.h>
40 #include <linux/cpuset.h>
41 #include <linux/memory_hotplug.h>
42 #include <linux/nodemask.h>
43 #include <linux/vmalloc.h>
44 #include <linux/vmstat.h>
45 #include <linux/mempolicy.h>
46 #include <linux/memremap.h>
47 #include <linux/stop_machine.h>
48 #include <linux/random.h>
49 #include <linux/sort.h>
50 #include <linux/pfn.h>
51 #include <linux/backing-dev.h>
52 #include <linux/fault-inject.h>
53 #include <linux/page-isolation.h>
54 #include <linux/debugobjects.h>
55 #include <linux/kmemleak.h>
56 #include <linux/compaction.h>
57 #include <trace/events/kmem.h>
58 #include <trace/events/oom.h>
59 #include <linux/prefetch.h>
60 #include <linux/mm_inline.h>
61 #include <linux/mmu_notifier.h>
62 #include <linux/migrate.h>
63 #include <linux/hugetlb.h>
64 #include <linux/sched/rt.h>
65 #include <linux/sched/mm.h>
66 #include <linux/page_owner.h>
67 #include <linux/page_table_check.h>
68 #include <linux/kthread.h>
69 #include <linux/memcontrol.h>
70 #include <linux/ftrace.h>
71 #include <linux/lockdep.h>
72 #include <linux/nmi.h>
73 #include <linux/psi.h>
74 #include <linux/padata.h>
75 #include <linux/khugepaged.h>
76 #include <linux/buffer_head.h>
77 #include <linux/delayacct.h>
78 #include <asm/sections.h>
79 #include <asm/tlbflush.h>
80 #include <asm/div64.h>
81 #include "internal.h"
82 #include "shuffle.h"
83 #include "page_reporting.h"
84
85 /* Free Page Internal flags: for internal, non-pcp variants of free_pages(). */
86 typedef int __bitwise fpi_t;
87
88 /* No special request */
89 #define FPI_NONE                ((__force fpi_t)0)
90
91 /*
92  * Skip free page reporting notification for the (possibly merged) page.
93  * This does not hinder free page reporting from grabbing the page,
94  * reporting it and marking it "reported" -  it only skips notifying
95  * the free page reporting infrastructure about a newly freed page. For
96  * example, used when temporarily pulling a page from a freelist and
97  * putting it back unmodified.
98  */
99 #define FPI_SKIP_REPORT_NOTIFY  ((__force fpi_t)BIT(0))
100
101 /*
102  * Place the (possibly merged) page to the tail of the freelist. Will ignore
103  * page shuffling (relevant code - e.g., memory onlining - is expected to
104  * shuffle the whole zone).
105  *
106  * Note: No code should rely on this flag for correctness - it's purely
107  *       to allow for optimizations when handing back either fresh pages
108  *       (memory onlining) or untouched pages (page isolation, free page
109  *       reporting).
110  */
111 #define FPI_TO_TAIL             ((__force fpi_t)BIT(1))
112
113 /*
114  * Don't poison memory with KASAN (only for the tag-based modes).
115  * During boot, all non-reserved memblock memory is exposed to page_alloc.
116  * Poisoning all that memory lengthens boot time, especially on systems with
117  * large amount of RAM. This flag is used to skip that poisoning.
118  * This is only done for the tag-based KASAN modes, as those are able to
119  * detect memory corruptions with the memory tags assigned by default.
120  * All memory allocated normally after boot gets poisoned as usual.
121  */
122 #define FPI_SKIP_KASAN_POISON   ((__force fpi_t)BIT(2))
123
124 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
125 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
126 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_HIGH_FRACTION (8)
127
128 struct pagesets {
129         local_lock_t lock;
130 };
131 static DEFINE_PER_CPU(struct pagesets, pagesets) __maybe_unused = {
132         .lock = INIT_LOCAL_LOCK(lock),
133 };
134
135 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
136 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
137 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
138 #endif
139
140 DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(vm_numa_stat_key);
141
142 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
143 /*
144  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
145  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
146  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
147  * defined in <linux/topology.h>.
148  */
149 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
150 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
151 #endif
152
153 /* work_structs for global per-cpu drains */
154 struct pcpu_drain {
155         struct zone *zone;
156         struct work_struct work;
157 };
158 static DEFINE_MUTEX(pcpu_drain_mutex);
159 static DEFINE_PER_CPU(struct pcpu_drain, pcpu_drain);
160
161 #ifdef CONFIG_GCC_PLUGIN_LATENT_ENTROPY
162 volatile unsigned long latent_entropy __latent_entropy;
163 EXPORT_SYMBOL(latent_entropy);
164 #endif
165
166 /*
167  * Array of node states.
168  */
169 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
170         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
171         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
172 #ifndef CONFIG_NUMA
173         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
174 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
175         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
176 #endif
177         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
178         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
179 #endif  /* NUMA */
180 };
181 EXPORT_SYMBOL(node_states);
182
183 atomic_long_t _totalram_pages __read_mostly;
184 EXPORT_SYMBOL(_totalram_pages);
185 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
186 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
187
188 int percpu_pagelist_high_fraction;
189 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
190 DEFINE_STATIC_KEY_MAYBE(CONFIG_INIT_ON_ALLOC_DEFAULT_ON, init_on_alloc);
191 EXPORT_SYMBOL(init_on_alloc);
192
193 DEFINE_STATIC_KEY_MAYBE(CONFIG_INIT_ON_FREE_DEFAULT_ON, init_on_free);
194 EXPORT_SYMBOL(init_on_free);
195
196 static bool _init_on_alloc_enabled_early __read_mostly
197                                 = IS_ENABLED(CONFIG_INIT_ON_ALLOC_DEFAULT_ON);
198 static int __init early_init_on_alloc(char *buf)
199 {
200
201         return kstrtobool(buf, &_init_on_alloc_enabled_early);
202 }
203 early_param("init_on_alloc", early_init_on_alloc);
204
205 static bool _init_on_free_enabled_early __read_mostly
206                                 = IS_ENABLED(CONFIG_INIT_ON_FREE_DEFAULT_ON);
207 static int __init early_init_on_free(char *buf)
208 {
209         return kstrtobool(buf, &_init_on_free_enabled_early);
210 }
211 early_param("init_on_free", early_init_on_free);
212
213 /*
214  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
215  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
216  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
217  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
218  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
219  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
220  */
221 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
222 {
223         return page->index;
224 }
225
226 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
227 {
228         page->index = migratetype;
229 }
230
231 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
232 /*
233  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
234  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
235  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
236  * they should always be called with system_transition_mutex held
237  * (gfp_allowed_mask also should only be modified with system_transition_mutex
238  * held, unless the suspend/hibernate code is guaranteed not to run in parallel
239  * with that modification).
240  */
241
242 static gfp_t saved_gfp_mask;
243
244 void pm_restore_gfp_mask(void)
245 {
246         WARN_ON(!mutex_is_locked(&system_transition_mutex));
247         if (saved_gfp_mask) {
248                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
249                 saved_gfp_mask = 0;
250         }
251 }
252
253 void pm_restrict_gfp_mask(void)
254 {
255         WARN_ON(!mutex_is_locked(&system_transition_mutex));
256         WARN_ON(saved_gfp_mask);
257         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
258         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
259 }
260
261 bool pm_suspended_storage(void)
262 {
263         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
264                 return false;
265         return true;
266 }
267 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
268
269 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
270 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
271 #endif
272
273 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order,
274                             fpi_t fpi_flags);
275
276 /*
277  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
278  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
279  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
280  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
281  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
282  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
283  *
284  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
285  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
286  */
287 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES] = {
288 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
289         [ZONE_DMA] = 256,
290 #endif
291 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
292         [ZONE_DMA32] = 256,
293 #endif
294         [ZONE_NORMAL] = 32,
295 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
296         [ZONE_HIGHMEM] = 0,
297 #endif
298         [ZONE_MOVABLE] = 0,
299 };
300
301 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
302 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
303          "DMA",
304 #endif
305 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
306          "DMA32",
307 #endif
308          "Normal",
309 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
310          "HighMem",
311 #endif
312          "Movable",
313 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
314          "Device",
315 #endif
316 };
317
318 const char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
319         "Unmovable",
320         "Movable",
321         "Reclaimable",
322         "HighAtomic",
323 #ifdef CONFIG_CMA
324         "CMA",
325 #endif
326 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
327         "Isolate",
328 #endif
329 };
330
331 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[NR_COMPOUND_DTORS] = {
332         [NULL_COMPOUND_DTOR] = NULL,
333         [COMPOUND_PAGE_DTOR] = free_compound_page,
334 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
335         [HUGETLB_PAGE_DTOR] = free_huge_page,
336 #endif
337 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
338         [TRANSHUGE_PAGE_DTOR] = free_transhuge_page,
339 #endif
340 };
341
342 int min_free_kbytes = 1024;
343 int user_min_free_kbytes = -1;
344 int watermark_boost_factor __read_mostly = 15000;
345 int watermark_scale_factor = 10;
346
347 static unsigned long nr_kernel_pages __initdata;
348 static unsigned long nr_all_pages __initdata;
349 static unsigned long dma_reserve __initdata;
350
351 static unsigned long arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES] __initdata;
352 static unsigned long arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES] __initdata;
353 static unsigned long required_kernelcore __initdata;
354 static unsigned long required_kernelcore_percent __initdata;
355 static unsigned long required_movablecore __initdata;
356 static unsigned long required_movablecore_percent __initdata;
357 static unsigned long zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES] __initdata;
358 static bool mirrored_kernelcore __meminitdata;
359
360 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
361 int movable_zone;
362 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
363
364 #if MAX_NUMNODES > 1
365 unsigned int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
366 unsigned int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
367 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
368 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
369 #endif
370
371 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
372
373 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
374 /*
375  * During boot we initialize deferred pages on-demand, as needed, but once
376  * page_alloc_init_late() has finished, the deferred pages are all initialized,
377  * and we can permanently disable that path.
378  */
379 static DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(deferred_pages);
380
381 static inline bool deferred_pages_enabled(void)
382 {
383         return static_branch_unlikely(&deferred_pages);
384 }
385
386 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
387 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
388 {
389         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
390
391         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
392                 return true;
393
394         return false;
395 }
396
397 /*
398  * Returns true when the remaining initialisation should be deferred until
399  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
400  */
401 static bool __meminit
402 defer_init(int nid, unsigned long pfn, unsigned long end_pfn)
403 {
404         static unsigned long prev_end_pfn, nr_initialised;
405
406         /*
407          * prev_end_pfn static that contains the end of previous zone
408          * No need to protect because called very early in boot before smp_init.
409          */
410         if (prev_end_pfn != end_pfn) {
411                 prev_end_pfn = end_pfn;
412                 nr_initialised = 0;
413         }
414
415         /* Always populate low zones for address-constrained allocations */
416         if (end_pfn < pgdat_end_pfn(NODE_DATA(nid)))
417                 return false;
418
419         if (NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn != ULONG_MAX)
420                 return true;
421         /*
422          * We start only with one section of pages, more pages are added as
423          * needed until the rest of deferred pages are initialized.
424          */
425         nr_initialised++;
426         if ((nr_initialised > PAGES_PER_SECTION) &&
427             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
428                 NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn = pfn;
429                 return true;
430         }
431         return false;
432 }
433 #else
434 static inline bool deferred_pages_enabled(void)
435 {
436         return false;
437 }
438
439 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
440 {
441         return false;
442 }
443
444 static inline bool defer_init(int nid, unsigned long pfn, unsigned long end_pfn)
445 {
446         return false;
447 }
448 #endif
449
450 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
451 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(const struct page *page,
452                                                         unsigned long pfn)
453 {
454 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
455         return section_to_usemap(__pfn_to_section(pfn));
456 #else
457         return page_zone(page)->pageblock_flags;
458 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
459 }
460
461 static inline int pfn_to_bitidx(const struct page *page, unsigned long pfn)
462 {
463 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
464         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
465 #else
466         pfn = pfn - round_down(page_zone(page)->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
467 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
468         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
469 }
470
471 static __always_inline
472 unsigned long __get_pfnblock_flags_mask(const struct page *page,
473                                         unsigned long pfn,
474                                         unsigned long mask)
475 {
476         unsigned long *bitmap;
477         unsigned long bitidx, word_bitidx;
478         unsigned long word;
479
480         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
481         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
482         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
483         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
484
485         word = bitmap[word_bitidx];
486         return (word >> bitidx) & mask;
487 }
488
489 /**
490  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
491  * @page: The page within the block of interest
492  * @pfn: The target page frame number
493  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
494  *
495  * Return: pageblock_bits flags
496  */
497 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(const struct page *page,
498                                         unsigned long pfn, unsigned long mask)
499 {
500         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, mask);
501 }
502
503 static __always_inline int get_pfnblock_migratetype(const struct page *page,
504                                         unsigned long pfn)
505 {
506         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, MIGRATETYPE_MASK);
507 }
508
509 /**
510  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
511  * @page: The page within the block of interest
512  * @flags: The flags to set
513  * @pfn: The target page frame number
514  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
515  */
516 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
517                                         unsigned long pfn,
518                                         unsigned long mask)
519 {
520         unsigned long *bitmap;
521         unsigned long bitidx, word_bitidx;
522         unsigned long old_word, word;
523
524         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
525         BUILD_BUG_ON(MIGRATE_TYPES > (1 << PB_migratetype_bits));
526
527         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
528         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
529         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
530         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
531
532         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
533
534         mask <<= bitidx;
535         flags <<= bitidx;
536
537         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
538         for (;;) {
539                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
540                 if (word == old_word)
541                         break;
542                 word = old_word;
543         }
544 }
545
546 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
547 {
548         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
549                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
550                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
551
552         set_pfnblock_flags_mask(page, (unsigned long)migratetype,
553                                 page_to_pfn(page), MIGRATETYPE_MASK);
554 }
555
556 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
557 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
558 {
559         int ret = 0;
560         unsigned seq;
561         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
562         unsigned long sp, start_pfn;
563
564         do {
565                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
566                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
567                 sp = zone->spanned_pages;
568                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
569                         ret = 1;
570         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
571
572         if (ret)
573                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
574                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
575                         start_pfn, start_pfn + sp);
576
577         return ret;
578 }
579
580 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
581 {
582         if (zone != page_zone(page))
583                 return 0;
584
585         return 1;
586 }
587 /*
588  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
589  */
590 static int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
591 {
592         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
593                 return 1;
594         if (!page_is_consistent(zone, page))
595                 return 1;
596
597         return 0;
598 }
599 #else
600 static inline int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
601 {
602         return 0;
603 }
604 #endif
605
606 static void bad_page(struct page *page, const char *reason)
607 {
608         static unsigned long resume;
609         static unsigned long nr_shown;
610         static unsigned long nr_unshown;
611
612         /*
613          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
614          * or allow a steady drip of one report per second.
615          */
616         if (nr_shown == 60) {
617                 if (time_before(jiffies, resume)) {
618                         nr_unshown++;
619                         goto out;
620                 }
621                 if (nr_unshown) {
622                         pr_alert(
623                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
624                                 nr_unshown);
625                         nr_unshown = 0;
626                 }
627                 nr_shown = 0;
628         }
629         if (nr_shown++ == 0)
630                 resume = jiffies + 60 * HZ;
631
632         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
633                 current->comm, page_to_pfn(page));
634         dump_page(page, reason);
635
636         print_modules();
637         dump_stack();
638 out:
639         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
640         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
641         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
642 }
643
644 static inline unsigned int order_to_pindex(int migratetype, int order)
645 {
646         int base = order;
647
648 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
649         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) {
650                 VM_BUG_ON(order != pageblock_order);
651                 base = PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER + 1;
652         }
653 #else
654         VM_BUG_ON(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
655 #endif
656
657         return (MIGRATE_PCPTYPES * base) + migratetype;
658 }
659
660 static inline int pindex_to_order(unsigned int pindex)
661 {
662         int order = pindex / MIGRATE_PCPTYPES;
663
664 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
665         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
666                 order = pageblock_order;
667 #else
668         VM_BUG_ON(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
669 #endif
670
671         return order;
672 }
673
674 static inline bool pcp_allowed_order(unsigned int order)
675 {
676         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
677                 return true;
678 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
679         if (order == pageblock_order)
680                 return true;
681 #endif
682         return false;
683 }
684
685 static inline void free_the_page(struct page *page, unsigned int order)
686 {
687         if (pcp_allowed_order(order))           /* Via pcp? */
688                 free_unref_page(page, order);
689         else
690                 __free_pages_ok(page, order, FPI_NONE);
691 }
692
693 /*
694  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
695  *
696  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
697  *
698  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
699  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
700  *
701  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
702  * page destructors. See compound_page_dtors.
703  *
704  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
705  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
706  */
707
708 void free_compound_page(struct page *page)
709 {
710         mem_cgroup_uncharge(page_folio(page));
711         free_the_page(page, compound_order(page));
712 }
713
714 static void prep_compound_head(struct page *page, unsigned int order)
715 {
716         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
717         set_compound_order(page, order);
718         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
719         atomic_set(compound_pincount_ptr(page), 0);
720 }
721
722 static void prep_compound_tail(struct page *head, int tail_idx)
723 {
724         struct page *p = head + tail_idx;
725
726         p->mapping = TAIL_MAPPING;
727         set_compound_head(p, head);
728 }
729
730 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
731 {
732         int i;
733         int nr_pages = 1 << order;
734
735         __SetPageHead(page);
736         for (i = 1; i < nr_pages; i++)
737                 prep_compound_tail(page, i);
738
739         prep_compound_head(page, order);
740 }
741
742 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
743 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
744
745 bool _debug_pagealloc_enabled_early __read_mostly
746                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
747 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled_early);
748 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(_debug_pagealloc_enabled);
749 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
750
751 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(_debug_guardpage_enabled);
752
753 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
754 {
755         return kstrtobool(buf, &_debug_pagealloc_enabled_early);
756 }
757 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
758
759 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
760 {
761         unsigned long res;
762
763         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
764                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
765                 return 0;
766         }
767         _debug_guardpage_minorder = res;
768         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
769         return 0;
770 }
771 early_param("debug_guardpage_minorder", debug_guardpage_minorder_setup);
772
773 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
774                                 unsigned int order, int migratetype)
775 {
776         if (!debug_guardpage_enabled())
777                 return false;
778
779         if (order >= debug_guardpage_minorder())
780                 return false;
781
782         __SetPageGuard(page);
783         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
784         set_page_private(page, order);
785         /* Guard pages are not available for any usage */
786         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
787
788         return true;
789 }
790
791 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
792                                 unsigned int order, int migratetype)
793 {
794         if (!debug_guardpage_enabled())
795                 return;
796
797         __ClearPageGuard(page);
798
799         set_page_private(page, 0);
800         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
801                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
802 }
803 #else
804 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
805                         unsigned int order, int migratetype) { return false; }
806 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
807                                 unsigned int order, int migratetype) {}
808 #endif
809
810 /*
811  * Enable static keys related to various memory debugging and hardening options.
812  * Some override others, and depend on early params that are evaluated in the
813  * order of appearance. So we need to first gather the full picture of what was
814  * enabled, and then make decisions.
815  */
816 void init_mem_debugging_and_hardening(void)
817 {
818         bool page_poisoning_requested = false;
819
820 #ifdef CONFIG_PAGE_POISONING
821         /*
822          * Page poisoning is debug page alloc for some arches. If
823          * either of those options are enabled, enable poisoning.
824          */
825         if (page_poisoning_enabled() ||
826              (!IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_SUPPORTS_DEBUG_PAGEALLOC) &&
827               debug_pagealloc_enabled())) {
828                 static_branch_enable(&_page_poisoning_enabled);
829                 page_poisoning_requested = true;
830         }
831 #endif
832
833         if ((_init_on_alloc_enabled_early || _init_on_free_enabled_early) &&
834             page_poisoning_requested) {
835                 pr_info("mem auto-init: CONFIG_PAGE_POISONING is on, "
836                         "will take precedence over init_on_alloc and init_on_free\n");
837                 _init_on_alloc_enabled_early = false;
838                 _init_on_free_enabled_early = false;
839         }
840
841         if (_init_on_alloc_enabled_early)
842                 static_branch_enable(&init_on_alloc);
843         else
844                 static_branch_disable(&init_on_alloc);
845
846         if (_init_on_free_enabled_early)
847                 static_branch_enable(&init_on_free);
848         else
849                 static_branch_disable(&init_on_free);
850
851 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
852         if (!debug_pagealloc_enabled())
853                 return;
854
855         static_branch_enable(&_debug_pagealloc_enabled);
856
857         if (!debug_guardpage_minorder())
858                 return;
859
860         static_branch_enable(&_debug_guardpage_enabled);
861 #endif
862 }
863
864 static inline void set_buddy_order(struct page *page, unsigned int order)
865 {
866         set_page_private(page, order);
867         __SetPageBuddy(page);
868 }
869
870 /*
871  * This function checks whether a page is free && is the buddy
872  * we can coalesce a page and its buddy if
873  * (a) the buddy is not in a hole (check before calling!) &&
874  * (b) the buddy is in the buddy system &&
875  * (c) a page and its buddy have the same order &&
876  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
877  *
878  * For recording whether a page is in the buddy system, we set PageBuddy.
879  * Setting, clearing, and testing PageBuddy is serialized by zone->lock.
880  *
881  * For recording page's order, we use page_private(page).
882  */
883 static inline bool page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
884                                                         unsigned int order)
885 {
886         if (!page_is_guard(buddy) && !PageBuddy(buddy))
887                 return false;
888
889         if (buddy_order(buddy) != order)
890                 return false;
891
892         /*
893          * zone check is done late to avoid uselessly calculating
894          * zone/node ids for pages that could never merge.
895          */
896         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
897                 return false;
898
899         VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
900
901         return true;
902 }
903
904 #ifdef CONFIG_COMPACTION
905 static inline struct capture_control *task_capc(struct zone *zone)
906 {
907         struct capture_control *capc = current->capture_control;
908
909         return unlikely(capc) &&
910                 !(current->flags & PF_KTHREAD) &&
911                 !capc->page &&
912                 capc->cc->zone == zone ? capc : NULL;
913 }
914
915 static inline bool
916 compaction_capture(struct capture_control *capc, struct page *page,
917                    int order, int migratetype)
918 {
919         if (!capc || order != capc->cc->order)
920                 return false;
921
922         /* Do not accidentally pollute CMA or isolated regions*/
923         if (is_migrate_cma(migratetype) ||
924             is_migrate_isolate(migratetype))
925                 return false;
926
927         /*
928          * Do not let lower order allocations pollute a movable pageblock.
929          * This might let an unmovable request use a reclaimable pageblock
930          * and vice-versa but no more than normal fallback logic which can
931          * have trouble finding a high-order free page.
932          */
933         if (order < pageblock_order && migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
934                 return false;
935
936         capc->page = page;
937         return true;
938 }
939
940 #else
941 static inline struct capture_control *task_capc(struct zone *zone)
942 {
943         return NULL;
944 }
945
946 static inline bool
947 compaction_capture(struct capture_control *capc, struct page *page,
948                    int order, int migratetype)
949 {
950         return false;
951 }
952 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
953
954 /* Used for pages not on another list */
955 static inline void add_to_free_list(struct page *page, struct zone *zone,
956                                     unsigned int order, int migratetype)
957 {
958         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
959
960         list_add(&page->lru, &area->free_list[migratetype]);
961         area->nr_free++;
962 }
963
964 /* Used for pages not on another list */
965 static inline void add_to_free_list_tail(struct page *page, struct zone *zone,
966                                          unsigned int order, int migratetype)
967 {
968         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
969
970         list_add_tail(&page->lru, &area->free_list[migratetype]);
971         area->nr_free++;
972 }
973
974 /*
975  * Used for pages which are on another list. Move the pages to the tail
976  * of the list - so the moved pages won't immediately be considered for
977  * allocation again (e.g., optimization for memory onlining).
978  */
979 static inline void move_to_free_list(struct page *page, struct zone *zone,
980                                      unsigned int order, int migratetype)
981 {
982         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
983
984         list_move_tail(&page->lru, &area->free_list[migratetype]);
985 }
986
987 static inline void del_page_from_free_list(struct page *page, struct zone *zone,
988                                            unsigned int order)
989 {
990         /* clear reported state and update reported page count */
991         if (page_reported(page))
992                 __ClearPageReported(page);
993
994         list_del(&page->lru);
995         __ClearPageBuddy(page);
996         set_page_private(page, 0);
997         zone->free_area[order].nr_free--;
998 }
999
1000 /*
1001  * If this is not the largest possible page, check if the buddy
1002  * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
1003  * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
1004  * that is happening, add the free page to the tail of the list
1005  * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
1006  * as a higher order page
1007  */
1008 static inline bool
1009 buddy_merge_likely(unsigned long pfn, unsigned long buddy_pfn,
1010                    struct page *page, unsigned int order)
1011 {
1012         struct page *higher_page, *higher_buddy;
1013         unsigned long combined_pfn;
1014
1015         if (order >= MAX_ORDER - 2)
1016                 return false;
1017
1018         combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
1019         higher_page = page + (combined_pfn - pfn);
1020         buddy_pfn = __find_buddy_pfn(combined_pfn, order + 1);
1021         higher_buddy = higher_page + (buddy_pfn - combined_pfn);
1022
1023         return page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1);
1024 }
1025
1026 /*
1027  * Freeing function for a buddy system allocator.
1028  *
1029  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
1030  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
1031  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
1032  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
1033  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
1034  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
1035  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
1036  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
1037  * parts of the VM system.
1038  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
1039  * free pages of length of (1 << order) and marked with PageBuddy.
1040  * Page's order is recorded in page_private(page) field.
1041  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
1042  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
1043  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
1044  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
1045  * triggers coalescing into a block of larger size.
1046  *
1047  * -- nyc
1048  */
1049
1050 static inline void __free_one_page(struct page *page,
1051                 unsigned long pfn,
1052                 struct zone *zone, unsigned int order,
1053                 int migratetype, fpi_t fpi_flags)
1054 {
1055         struct capture_control *capc = task_capc(zone);
1056         unsigned int max_order = pageblock_order;
1057         unsigned long buddy_pfn;
1058         unsigned long combined_pfn;
1059         struct page *buddy;
1060         bool to_tail;
1061
1062         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
1063         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
1064
1065         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
1066         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
1067                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
1068
1069         VM_BUG_ON_PAGE(pfn & ((1 << order) - 1), page);
1070         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
1071
1072 continue_merging:
1073         while (order < max_order) {
1074                 if (compaction_capture(capc, page, order, migratetype)) {
1075                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1076                                                                 migratetype);
1077                         return;
1078                 }
1079                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
1080                 buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
1081
1082                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
1083                         goto done_merging;
1084                 /*
1085                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
1086                  * merge with it and move up one order.
1087                  */
1088                 if (page_is_guard(buddy))
1089                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
1090                 else
1091                         del_page_from_free_list(buddy, zone, order);
1092                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
1093                 page = page + (combined_pfn - pfn);
1094                 pfn = combined_pfn;
1095                 order++;
1096         }
1097         if (order < MAX_ORDER - 1) {
1098                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
1099                  * We want to prevent merge between freepages on pageblock
1100                  * without fallbacks and normal pageblock. Without this,
1101                  * pageblock isolation could cause incorrect freepage or CMA
1102                  * accounting or HIGHATOMIC accounting.
1103                  *
1104                  * We don't want to hit this code for the more frequent
1105                  * low-order merging.
1106                  */
1107                 int buddy_mt;
1108
1109                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
1110                 buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
1111                 buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
1112
1113                 if (migratetype != buddy_mt
1114                                 && (!migratetype_is_mergeable(migratetype) ||
1115                                         !migratetype_is_mergeable(buddy_mt)))
1116                         goto done_merging;
1117                 max_order = order + 1;
1118                 goto continue_merging;
1119         }
1120
1121 done_merging:
1122         set_buddy_order(page, order);
1123
1124         if (fpi_flags & FPI_TO_TAIL)
1125                 to_tail = true;
1126         else if (is_shuffle_order(order))
1127                 to_tail = shuffle_pick_tail();
1128         else
1129                 to_tail = buddy_merge_likely(pfn, buddy_pfn, page, order);
1130
1131         if (to_tail)
1132                 add_to_free_list_tail(page, zone, order, migratetype);
1133         else
1134                 add_to_free_list(page, zone, order, migratetype);
1135
1136         /* Notify page reporting subsystem of freed page */
1137         if (!(fpi_flags & FPI_SKIP_REPORT_NOTIFY))
1138                 page_reporting_notify_free(order);
1139 }
1140
1141 /*
1142  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
1143  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
1144  * check if necessary.
1145  */
1146 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
1147                                         unsigned long check_flags)
1148 {
1149         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1150                 return false;
1151
1152         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
1153                         page_ref_count(page) |
1154 #ifdef CONFIG_MEMCG
1155                         page->memcg_data |
1156 #endif
1157                         (page->flags & check_flags)))
1158                 return false;
1159
1160         return true;
1161 }
1162
1163 static const char *page_bad_reason(struct page *page, unsigned long flags)
1164 {
1165         const char *bad_reason = NULL;
1166
1167         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1168                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1169         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1170                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1171         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1172                 bad_reason = "nonzero _refcount";
1173         if (unlikely(page->flags & flags)) {
1174                 if (flags == PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
1175                         bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag(s) set";
1176                 else
1177                         bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
1178         }
1179 #ifdef CONFIG_MEMCG
1180         if (unlikely(page->memcg_data))
1181                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1182 #endif
1183         return bad_reason;
1184 }
1185
1186 static void check_free_page_bad(struct page *page)
1187 {
1188         bad_page(page,
1189                  page_bad_reason(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE));
1190 }
1191
1192 static inline int check_free_page(struct page *page)
1193 {
1194         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
1195                 return 0;
1196
1197         /* Something has gone sideways, find it */
1198         check_free_page_bad(page);
1199         return 1;
1200 }
1201
1202 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
1203 {
1204         int ret = 1;
1205
1206         /*
1207          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
1208          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
1209          */
1210         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
1211
1212         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
1213                 ret = 0;
1214                 goto out;
1215         }
1216         switch (page - head_page) {
1217         case 1:
1218                 /* the first tail page: ->mapping may be compound_mapcount() */
1219                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
1220                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount");
1221                         goto out;
1222                 }
1223                 break;
1224         case 2:
1225                 /*
1226                  * the second tail page: ->mapping is
1227                  * deferred_list.next -- ignore value.
1228                  */
1229                 break;
1230         default:
1231                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
1232                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page");
1233                         goto out;
1234                 }
1235                 break;
1236         }
1237         if (unlikely(!PageTail(page))) {
1238                 bad_page(page, "PageTail not set");
1239                 goto out;
1240         }
1241         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
1242                 bad_page(page, "compound_head not consistent");
1243                 goto out;
1244         }
1245         ret = 0;
1246 out:
1247         page->mapping = NULL;
1248         clear_compound_head(page);
1249         return ret;
1250 }
1251
1252 /*
1253  * Skip KASAN memory poisoning when either:
1254  *
1255  * 1. Deferred memory initialization has not yet completed,
1256  *    see the explanation below.
1257  * 2. Skipping poisoning is requested via FPI_SKIP_KASAN_POISON,
1258  *    see the comment next to it.
1259  * 3. Skipping poisoning is requested via __GFP_SKIP_KASAN_POISON,
1260  *    see the comment next to it.
1261  *
1262  * Poisoning pages during deferred memory init will greatly lengthen the
1263  * process and cause problem in large memory systems as the deferred pages
1264  * initialization is done with interrupt disabled.
1265  *
1266  * Assuming that there will be no reference to those newly initialized
1267  * pages before they are ever allocated, this should have no effect on
1268  * KASAN memory tracking as the poison will be properly inserted at page
1269  * allocation time. The only corner case is when pages are allocated by
1270  * on-demand allocation and then freed again before the deferred pages
1271  * initialization is done, but this is not likely to happen.
1272  */
1273 static inline bool should_skip_kasan_poison(struct page *page, fpi_t fpi_flags)
1274 {
1275         return deferred_pages_enabled() ||
1276                (!IS_ENABLED(CONFIG_KASAN_GENERIC) &&
1277                 (fpi_flags & FPI_SKIP_KASAN_POISON)) ||
1278                PageSkipKASanPoison(page);
1279 }
1280
1281 static void kernel_init_free_pages(struct page *page, int numpages)
1282 {
1283         int i;
1284
1285         /* s390's use of memset() could override KASAN redzones. */
1286         kasan_disable_current();
1287         for (i = 0; i < numpages; i++) {
1288                 u8 tag = page_kasan_tag(page + i);
1289                 page_kasan_tag_reset(page + i);
1290                 clear_highpage(page + i);
1291                 page_kasan_tag_set(page + i, tag);
1292         }
1293         kasan_enable_current();
1294 }
1295
1296 static __always_inline bool free_pages_prepare(struct page *page,
1297                         unsigned int order, bool check_free, fpi_t fpi_flags)
1298 {
1299         int bad = 0;
1300         bool init = want_init_on_free();
1301
1302         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1303
1304         trace_mm_page_free(page, order);
1305
1306         if (unlikely(PageHWPoison(page)) && !order) {
1307                 /*
1308                  * Do not let hwpoison pages hit pcplists/buddy
1309                  * Untie memcg state and reset page's owner
1310                  */
1311                 if (memcg_kmem_enabled() && PageMemcgKmem(page))
1312                         __memcg_kmem_uncharge_page(page, order);
1313                 reset_page_owner(page, order);
1314                 page_table_check_free(page, order);
1315                 return false;
1316         }
1317
1318         /*
1319          * Check tail pages before head page information is cleared to
1320          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1321          */
1322         if (unlikely(order)) {
1323                 bool compound = PageCompound(page);
1324                 int i;
1325
1326                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1327
1328                 if (compound) {
1329                         ClearPageDoubleMap(page);
1330                         ClearPageHasHWPoisoned(page);
1331                 }
1332                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1333                         if (compound)
1334                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1335                         if (unlikely(check_free_page(page + i))) {
1336                                 bad++;
1337                                 continue;
1338                         }
1339                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1340                 }
1341         }
1342         if (PageMappingFlags(page))
1343                 page->mapping = NULL;
1344         if (memcg_kmem_enabled() && PageMemcgKmem(page))
1345                 __memcg_kmem_uncharge_page(page, order);
1346         if (check_free)
1347                 bad += check_free_page(page);
1348         if (bad)
1349                 return false;
1350
1351         page_cpupid_reset_last(page);
1352         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1353         reset_page_owner(page, order);
1354         page_table_check_free(page, order);
1355
1356         if (!PageHighMem(page)) {
1357                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1358                                            PAGE_SIZE << order);
1359                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1360                                            PAGE_SIZE << order);
1361         }
1362
1363         kernel_poison_pages(page, 1 << order);
1364
1365         /*
1366          * As memory initialization might be integrated into KASAN,
1367          * KASAN poisoning and memory initialization code must be
1368          * kept together to avoid discrepancies in behavior.
1369          *
1370          * With hardware tag-based KASAN, memory tags must be set before the
1371          * page becomes unavailable via debug_pagealloc or arch_free_page.
1372          */
1373         if (!should_skip_kasan_poison(page, fpi_flags)) {
1374                 kasan_poison_pages(page, order, init);
1375
1376                 /* Memory is already initialized if KASAN did it internally. */
1377                 if (kasan_has_integrated_init())
1378                         init = false;
1379         }
1380         if (init)
1381                 kernel_init_free_pages(page, 1 << order);
1382
1383         /*
1384          * arch_free_page() can make the page's contents inaccessible.  s390
1385          * does this.  So nothing which can access the page's contents should
1386          * happen after this.
1387          */
1388         arch_free_page(page, order);
1389
1390         debug_pagealloc_unmap_pages(page, 1 << order);
1391
1392         return true;
1393 }
1394
1395 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1396 /*
1397  * With DEBUG_VM enabled, order-0 pages are checked immediately when being freed
1398  * to pcp lists. With debug_pagealloc also enabled, they are also rechecked when
1399  * moved from pcp lists to free lists.
1400  */
1401 static bool free_pcp_prepare(struct page *page, unsigned int order)
1402 {
1403         return free_pages_prepare(page, order, true, FPI_NONE);
1404 }
1405
1406 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1407 {
1408         if (debug_pagealloc_enabled_static())
1409                 return check_free_page(page);
1410         else
1411                 return false;
1412 }
1413 #else
1414 /*
1415  * With DEBUG_VM disabled, order-0 pages being freed are checked only when
1416  * moving from pcp lists to free list in order to reduce overhead. With
1417  * debug_pagealloc enabled, they are checked also immediately when being freed
1418  * to the pcp lists.
1419  */
1420 static bool free_pcp_prepare(struct page *page, unsigned int order)
1421 {
1422         if (debug_pagealloc_enabled_static())
1423                 return free_pages_prepare(page, order, true, FPI_NONE);
1424         else
1425                 return free_pages_prepare(page, order, false, FPI_NONE);
1426 }
1427
1428 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1429 {
1430         return check_free_page(page);
1431 }
1432 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1433
1434 /*
1435  * Frees a number of pages from the PCP lists
1436  * Assumes all pages on list are in same zone.
1437  * count is the number of pages to free.
1438  */
1439 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
1440                                         struct per_cpu_pages *pcp,
1441                                         int pindex)
1442 {
1443         int min_pindex = 0;
1444         int max_pindex = NR_PCP_LISTS - 1;
1445         unsigned int order;
1446         bool isolated_pageblocks;
1447         struct page *page;
1448
1449         /*
1450          * Ensure proper count is passed which otherwise would stuck in the
1451          * below while (list_empty(list)) loop.
1452          */
1453         count = min(pcp->count, count);
1454
1455         /* Ensure requested pindex is drained first. */
1456         pindex = pindex - 1;
1457
1458         /*
1459          * local_lock_irq held so equivalent to spin_lock_irqsave for
1460          * both PREEMPT_RT and non-PREEMPT_RT configurations.
1461          */
1462         spin_lock(&zone->lock);
1463         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
1464
1465         while (count > 0) {
1466                 struct list_head *list;
1467                 int nr_pages;
1468
1469                 /* Remove pages from lists in a round-robin fashion. */
1470                 do {
1471                         if (++pindex > max_pindex)
1472                                 pindex = min_pindex;
1473                         list = &pcp->lists[pindex];
1474                         if (!list_empty(list))
1475                                 break;
1476
1477                         if (pindex == max_pindex)
1478                                 max_pindex--;
1479                         if (pindex == min_pindex)
1480                                 min_pindex++;
1481                 } while (1);
1482
1483                 order = pindex_to_order(pindex);
1484                 nr_pages = 1 << order;
1485                 BUILD_BUG_ON(MAX_ORDER >= (1<<NR_PCP_ORDER_WIDTH));
1486                 do {
1487                         int mt;
1488
1489                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
1490                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
1491
1492                         /* must delete to avoid corrupting pcp list */
1493                         list_del(&page->lru);
1494                         count -= nr_pages;
1495                         pcp->count -= nr_pages;
1496
1497                         if (bulkfree_pcp_prepare(page))
1498                                 continue;
1499
1500                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
1501                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
1502                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
1503                         if (unlikely(isolated_pageblocks))
1504                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
1505
1506                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, order, mt, FPI_NONE);
1507                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, order, mt);
1508                 } while (count > 0 && !list_empty(list));
1509         }
1510
1511         spin_unlock(&zone->lock);
1512 }
1513
1514 static void free_one_page(struct zone *zone,
1515                                 struct page *page, unsigned long pfn,
1516                                 unsigned int order,
1517                                 int migratetype, fpi_t fpi_flags)
1518 {
1519         unsigned long flags;
1520
1521         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1522         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1523                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1524                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1525         }
1526         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype, fpi_flags);
1527         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1528 }
1529
1530 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1531                                 unsigned long zone, int nid)
1532 {
1533         mm_zero_struct_page(page);
1534         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1535         init_page_count(page);
1536         page_mapcount_reset(page);
1537         page_cpupid_reset_last(page);
1538         page_kasan_tag_reset(page);
1539
1540         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1541 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1542         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1543         if (!is_highmem_idx(zone))
1544                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1545 #endif
1546 }
1547
1548 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1549 static void __meminit init_reserved_page(unsigned long pfn)
1550 {
1551         pg_data_t *pgdat;
1552         int nid, zid;
1553
1554         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1555                 return;
1556
1557         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1558         pgdat = NODE_DATA(nid);
1559
1560         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1561                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1562
1563                 if (zone_spans_pfn(zone, pfn))
1564                         break;
1565         }
1566         __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zid, nid);
1567 }
1568 #else
1569 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1570 {
1571 }
1572 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1573
1574 /*
1575  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1576  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1577  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1578  * sent to the buddy page allocator.
1579  */
1580 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
1581 {
1582         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1583         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1584
1585         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1586                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1587                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1588
1589                         init_reserved_page(start_pfn);
1590
1591                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1592                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1593
1594                         /*
1595                          * no need for atomic set_bit because the struct
1596                          * page is not visible yet so nobody should
1597                          * access it yet.
1598                          */
1599                         __SetPageReserved(page);
1600                 }
1601         }
1602 }
1603
1604 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order,
1605                             fpi_t fpi_flags)
1606 {
1607         unsigned long flags;
1608         int migratetype;
1609         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1610         struct zone *zone = page_zone(page);
1611
1612         if (!free_pages_prepare(page, order, true, fpi_flags))
1613                 return;
1614
1615         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1616
1617         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1618         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1619                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1620                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1621         }
1622         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype, fpi_flags);
1623         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1624
1625         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1626 }
1627
1628 void __free_pages_core(struct page *page, unsigned int order)
1629 {
1630         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1631         struct page *p = page;
1632         unsigned int loop;
1633
1634         /*
1635          * When initializing the memmap, __init_single_page() sets the refcount
1636          * of all pages to 1 ("allocated"/"not free"). We have to set the
1637          * refcount of all involved pages to 0.
1638          */
1639         prefetchw(p);
1640         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1641                 prefetchw(p + 1);
1642                 __ClearPageReserved(p);
1643                 set_page_count(p, 0);
1644         }
1645         __ClearPageReserved(p);
1646         set_page_count(p, 0);
1647
1648         atomic_long_add(nr_pages, &page_zone(page)->managed_pages);
1649
1650         /*
1651          * Bypass PCP and place fresh pages right to the tail, primarily
1652          * relevant for memory onlining.
1653          */
1654         __free_pages_ok(page, order, FPI_TO_TAIL | FPI_SKIP_KASAN_POISON);
1655 }
1656
1657 #ifdef CONFIG_NUMA
1658
1659 /*
1660  * During memory init memblocks map pfns to nids. The search is expensive and
1661  * this caches recent lookups. The implementation of __early_pfn_to_nid
1662  * treats start/end as pfns.
1663  */
1664 struct mminit_pfnnid_cache {
1665         unsigned long last_start;
1666         unsigned long last_end;
1667         int last_nid;
1668 };
1669
1670 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1671
1672 /*
1673  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
1674  */
1675 static int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
1676                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1677 {
1678         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1679         int nid;
1680
1681         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
1682                 return state->last_nid;
1683
1684         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
1685         if (nid != NUMA_NO_NODE) {
1686                 state->last_start = start_pfn;
1687                 state->last_end = end_pfn;
1688                 state->last_nid = nid;
1689         }
1690
1691         return nid;
1692 }
1693
1694 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1695 {
1696         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1697         int nid;
1698
1699         spin_lock(&early_pfn_lock);
1700         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1701         if (nid < 0)
1702                 nid = first_online_node;
1703         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1704
1705         return nid;
1706 }
1707 #endif /* CONFIG_NUMA */
1708
1709 void __init memblock_free_pages(struct page *page, unsigned long pfn,
1710                                                         unsigned int order)
1711 {
1712         if (early_page_uninitialised(pfn))
1713                 return;
1714         __free_pages_core(page, order);
1715 }
1716
1717 /*
1718  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1719  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1720  * with the migration of free compaction scanner.
1721  *
1722  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1723  *
1724  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1725  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1726  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1727  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1728  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1729  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1730  * page in a pageblock.
1731  */
1732 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1733                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1734 {
1735         struct page *start_page;
1736         struct page *end_page;
1737
1738         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1739         end_pfn--;
1740
1741         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1742                 return NULL;
1743
1744         start_page = pfn_to_online_page(start_pfn);
1745         if (!start_page)
1746                 return NULL;
1747
1748         if (page_zone(start_page) != zone)
1749                 return NULL;
1750
1751         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1752
1753         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1754         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1755                 return NULL;
1756
1757         return start_page;
1758 }
1759
1760 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1761 {
1762         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1763         unsigned long block_end_pfn;
1764
1765         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1766         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1767                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1768                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1769
1770                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1771
1772                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1773                                              block_end_pfn, zone))
1774                         return;
1775                 cond_resched();
1776         }
1777
1778         /* We confirm that there is no hole */
1779         zone->contiguous = true;
1780 }
1781
1782 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1783 {
1784         zone->contiguous = false;
1785 }
1786
1787 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1788 static void __init deferred_free_range(unsigned long pfn,
1789                                        unsigned long nr_pages)
1790 {
1791         struct page *page;
1792         unsigned long i;
1793
1794         if (!nr_pages)
1795                 return;
1796
1797         page = pfn_to_page(pfn);
1798
1799         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1800         if (nr_pages == pageblock_nr_pages &&
1801             (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1802                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1803                 __free_pages_core(page, pageblock_order);
1804                 return;
1805         }
1806
1807         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++) {
1808                 if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0)
1809                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1810                 __free_pages_core(page, 0);
1811         }
1812 }
1813
1814 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1815 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1816 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1817
1818 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1819 {
1820         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1821                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1822 }
1823
1824 /*
1825  * Returns true if page needs to be initialized or freed to buddy allocator.
1826  *
1827  * First we check if pfn is valid on architectures where it is possible to have
1828  * holes within pageblock_nr_pages. On systems where it is not possible, this
1829  * function is optimized out.
1830  *
1831  * Then, we check if a current large page is valid by only checking the validity
1832  * of the head pfn.
1833  */
1834 static inline bool __init deferred_pfn_valid(unsigned long pfn)
1835 {
1836         if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) && !pfn_valid(pfn))
1837                 return false;
1838         return true;
1839 }
1840
1841 /*
1842  * Free pages to buddy allocator. Try to free aligned pages in
1843  * pageblock_nr_pages sizes.
1844  */
1845 static void __init deferred_free_pages(unsigned long pfn,
1846                                        unsigned long end_pfn)
1847 {
1848         unsigned long nr_pgmask = pageblock_nr_pages - 1;
1849         unsigned long nr_free = 0;
1850
1851         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1852                 if (!deferred_pfn_valid(pfn)) {
1853                         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1854                         nr_free = 0;
1855                 } else if (!(pfn & nr_pgmask)) {
1856                         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1857                         nr_free = 1;
1858                 } else {
1859                         nr_free++;
1860                 }
1861         }
1862         /* Free the last block of pages to allocator */
1863         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1864 }
1865
1866 /*
1867  * Initialize struct pages.  We minimize pfn page lookups and scheduler checks
1868  * by performing it only once every pageblock_nr_pages.
1869  * Return number of pages initialized.
1870  */
1871 static unsigned long  __init deferred_init_pages(struct zone *zone,
1872                                                  unsigned long pfn,
1873                                                  unsigned long end_pfn)
1874 {
1875         unsigned long nr_pgmask = pageblock_nr_pages - 1;
1876         int nid = zone_to_nid(zone);
1877         unsigned long nr_pages = 0;
1878         int zid = zone_idx(zone);
1879         struct page *page = NULL;
1880
1881         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1882                 if (!deferred_pfn_valid(pfn)) {
1883                         page = NULL;
1884                         continue;
1885                 } else if (!page || !(pfn & nr_pgmask)) {
1886                         page = pfn_to_page(pfn);
1887                 } else {
1888                         page++;
1889                 }
1890                 __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1891                 nr_pages++;
1892         }
1893         return (nr_pages);
1894 }
1895
1896 /*
1897  * This function is meant to pre-load the iterator for the zone init.
1898  * Specifically it walks through the ranges until we are caught up to the
1899  * first_init_pfn value and exits there. If we never encounter the value we
1900  * return false indicating there are no valid ranges left.
1901  */
1902 static bool __init
1903 deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(u64 *i, struct zone *zone,
1904                                     unsigned long *spfn, unsigned long *epfn,
1905                                     unsigned long first_init_pfn)
1906 {
1907         u64 j;
1908
1909         /*
1910          * Start out by walking through the ranges in this zone that have
1911          * already been initialized. We don't need to do anything with them
1912          * so we just need to flush them out of the system.
1913          */
1914         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone(j, zone, spfn, epfn) {
1915                 if (*epfn <= first_init_pfn)
1916                         continue;
1917                 if (*spfn < first_init_pfn)
1918                         *spfn = first_init_pfn;
1919                 *i = j;
1920                 return true;
1921         }
1922
1923         return false;
1924 }
1925
1926 /*
1927  * Initialize and free pages. We do it in two loops: first we initialize
1928  * struct page, then free to buddy allocator, because while we are
1929  * freeing pages we can access pages that are ahead (computing buddy
1930  * page in __free_one_page()).
1931  *
1932  * In order to try and keep some memory in the cache we have the loop
1933  * broken along max page order boundaries. This way we will not cause
1934  * any issues with the buddy page computation.
1935  */
1936 static unsigned long __init
1937 deferred_init_maxorder(u64 *i, struct zone *zone, unsigned long *start_pfn,
1938                        unsigned long *end_pfn)
1939 {
1940         unsigned long mo_pfn = ALIGN(*start_pfn + 1, MAX_ORDER_NR_PAGES);
1941         unsigned long spfn = *start_pfn, epfn = *end_pfn;
1942         unsigned long nr_pages = 0;
1943         u64 j = *i;
1944
1945         /* First we loop through and initialize the page values */
1946         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone_from(j, zone, start_pfn, end_pfn) {
1947                 unsigned long t;
1948
1949                 if (mo_pfn <= *start_pfn)
1950                         break;
1951
1952                 t = min(mo_pfn, *end_pfn);
1953                 nr_pages += deferred_init_pages(zone, *start_pfn, t);
1954
1955                 if (mo_pfn < *end_pfn) {
1956                         *start_pfn = mo_pfn;
1957                         break;
1958                 }
1959         }
1960
1961         /* Reset values and now loop through freeing pages as needed */
1962         swap(j, *i);
1963
1964         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone_from(j, zone, &spfn, &epfn) {
1965                 unsigned long t;
1966
1967                 if (mo_pfn <= spfn)
1968                         break;
1969
1970                 t = min(mo_pfn, epfn);
1971                 deferred_free_pages(spfn, t);
1972
1973                 if (mo_pfn <= epfn)
1974                         break;
1975         }
1976
1977         return nr_pages;
1978 }
1979
1980 static void __init
1981 deferred_init_memmap_chunk(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
1982                            void *arg)
1983 {
1984         unsigned long spfn, epfn;
1985         struct zone *zone = arg;
1986         u64 i;
1987
1988         deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn, start_pfn);
1989
1990         /*
1991          * Initialize and free pages in MAX_ORDER sized increments so that we
1992          * can avoid introducing any issues with the buddy allocator.
1993          */
1994         while (spfn < end_pfn) {
1995                 deferred_init_maxorder(&i, zone, &spfn, &epfn);
1996                 cond_resched();
1997         }
1998 }
1999
2000 /* An arch may override for more concurrency. */
2001 __weak int __init
2002 deferred_page_init_max_threads(const struct cpumask *node_cpumask)
2003 {
2004         return 1;
2005 }
2006
2007 /* Initialise remaining memory on a node */
2008 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
2009 {
2010         pg_data_t *pgdat = data;
2011         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
2012         unsigned long spfn = 0, epfn = 0;
2013         unsigned long first_init_pfn, flags;
2014         unsigned long start = jiffies;
2015         struct zone *zone;
2016         int zid, max_threads;
2017         u64 i;
2018
2019         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
2020         if (!cpumask_empty(cpumask))
2021                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
2022
2023         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
2024         first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
2025         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
2026                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2027                 pgdat_init_report_one_done();
2028                 return 0;
2029         }
2030
2031         /* Sanity check boundaries */
2032         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
2033         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
2034         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
2035
2036         /*
2037          * Once we unlock here, the zone cannot be grown anymore, thus if an
2038          * interrupt thread must allocate this early in boot, zone must be
2039          * pre-grown prior to start of deferred page initialization.
2040          */
2041         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2042
2043         /* Only the highest zone is deferred so find it */
2044         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
2045                 zone = pgdat->node_zones + zid;
2046                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
2047                         break;
2048         }
2049
2050         /* If the zone is empty somebody else may have cleared out the zone */
2051         if (!deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn,
2052                                                  first_init_pfn))
2053                 goto zone_empty;
2054
2055         max_threads = deferred_page_init_max_threads(cpumask);
2056
2057         while (spfn < epfn) {
2058                 unsigned long epfn_align = ALIGN(epfn, PAGES_PER_SECTION);
2059                 struct padata_mt_job job = {
2060                         .thread_fn   = deferred_init_memmap_chunk,
2061                         .fn_arg      = zone,
2062                         .start       = spfn,
2063                         .size        = epfn_align - spfn,
2064                         .align       = PAGES_PER_SECTION,
2065                         .min_chunk   = PAGES_PER_SECTION,
2066                         .max_threads = max_threads,
2067                 };
2068
2069                 padata_do_multithreaded(&job);
2070                 deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn,
2071                                                     epfn_align);
2072         }
2073 zone_empty:
2074         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
2075         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
2076
2077         pr_info("node %d deferred pages initialised in %ums\n",
2078                 pgdat->node_id, jiffies_to_msecs(jiffies - start));
2079
2080         pgdat_init_report_one_done();
2081         return 0;
2082 }
2083
2084 /*
2085  * If this zone has deferred pages, try to grow it by initializing enough
2086  * deferred pages to satisfy the allocation specified by order, rounded up to
2087  * the nearest PAGES_PER_SECTION boundary.  So we're adding memory in increments
2088  * of SECTION_SIZE bytes by initializing struct pages in increments of
2089  * PAGES_PER_SECTION * sizeof(struct page) bytes.
2090  *
2091  * Return true when zone was grown, otherwise return false. We return true even
2092  * when we grow less than requested, to let the caller decide if there are
2093  * enough pages to satisfy the allocation.
2094  *
2095  * Note: We use noinline because this function is needed only during boot, and
2096  * it is called from a __ref function _deferred_grow_zone. This way we are
2097  * making sure that it is not inlined into permanent text section.
2098  */
2099 static noinline bool __init
2100 deferred_grow_zone(struct zone *zone, unsigned int order)
2101 {
2102         unsigned long nr_pages_needed = ALIGN(1 << order, PAGES_PER_SECTION);
2103         pg_data_t *pgdat = zone->zone_pgdat;
2104         unsigned long first_deferred_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
2105         unsigned long spfn, epfn, flags;
2106         unsigned long nr_pages = 0;
2107         u64 i;
2108
2109         /* Only the last zone may have deferred pages */
2110         if (zone_end_pfn(zone) != pgdat_end_pfn(pgdat))
2111                 return false;
2112
2113         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
2114
2115         /*
2116          * If someone grew this zone while we were waiting for spinlock, return
2117          * true, as there might be enough pages already.
2118          */
2119         if (first_deferred_pfn != pgdat->first_deferred_pfn) {
2120                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2121                 return true;
2122         }
2123
2124         /* If the zone is empty somebody else may have cleared out the zone */
2125         if (!deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn,
2126                                                  first_deferred_pfn)) {
2127                 pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
2128                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2129                 /* Retry only once. */
2130                 return first_deferred_pfn != ULONG_MAX;
2131         }
2132
2133         /*
2134          * Initialize and free pages in MAX_ORDER sized increments so
2135          * that we can avoid introducing any issues with the buddy
2136          * allocator.
2137          */
2138         while (spfn < epfn) {
2139                 /* update our first deferred PFN for this section */
2140                 first_deferred_pfn = spfn;
2141
2142                 nr_pages += deferred_init_maxorder(&i, zone, &spfn, &epfn);
2143                 touch_nmi_watchdog();
2144
2145                 /* We should only stop along section boundaries */
2146                 if ((first_deferred_pfn ^ spfn) < PAGES_PER_SECTION)
2147                         continue;
2148
2149                 /* If our quota has been met we can stop here */
2150                 if (nr_pages >= nr_pages_needed)
2151                         break;
2152         }
2153
2154         pgdat->first_deferred_pfn = spfn;
2155         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2156
2157         return nr_pages > 0;
2158 }
2159
2160 /*
2161  * deferred_grow_zone() is __init, but it is called from
2162  * get_page_from_freelist() during early boot until deferred_pages permanently
2163  * disables this call. This is why we have refdata wrapper to avoid warning,
2164  * and to ensure that the function body gets unloaded.
2165  */
2166 static bool __ref
2167 _deferred_grow_zone(struct zone *zone, unsigned int order)
2168 {
2169         return deferred_grow_zone(zone, order);
2170 }
2171
2172 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
2173
2174 void __init page_alloc_init_late(void)
2175 {
2176         struct zone *zone;
2177         int nid;
2178
2179 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
2180
2181         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
2182         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
2183         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
2184                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
2185         }
2186
2187         /* Block until all are initialised */
2188         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
2189
2190         /*
2191          * We initialized the rest of the deferred pages.  Permanently disable
2192          * on-demand struct page initialization.
2193          */
2194         static_branch_disable(&deferred_pages);
2195
2196         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
2197         files_maxfiles_init();
2198 #endif
2199
2200         buffer_init();
2201
2202         /* Discard memblock private memory */
2203         memblock_discard();
2204
2205         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
2206                 shuffle_free_memory(NODE_DATA(nid));
2207
2208         for_each_populated_zone(zone)
2209                 set_zone_contiguous(zone);
2210 }
2211
2212 #ifdef CONFIG_CMA
2213 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
2214 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
2215 {
2216         unsigned i = pageblock_nr_pages;
2217         struct page *p = page;
2218
2219         do {
2220                 __ClearPageReserved(p);
2221                 set_page_count(p, 0);
2222         } while (++p, --i);
2223
2224         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
2225         set_page_refcounted(page);
2226         __free_pages(page, pageblock_order);
2227
2228         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
2229         page_zone(page)->cma_pages += pageblock_nr_pages;
2230 }
2231 #endif
2232
2233 /*
2234  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
2235  * Please do not alter this order without good reasons and regression
2236  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
2237  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
2238  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
2239  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
2240  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
2241  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
2242  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
2243  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
2244  *
2245  * -- nyc
2246  */
2247 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
2248         int low, int high, int migratetype)
2249 {
2250         unsigned long size = 1 << high;
2251
2252         while (high > low) {
2253                 high--;
2254                 size >>= 1;
2255                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
2256
2257                 /*
2258                  * Mark as guard pages (or page), that will allow to
2259                  * merge back to allocator when buddy will be freed.
2260                  * Corresponding page table entries will not be touched,
2261                  * pages will stay not present in virtual address space
2262                  */
2263                 if (set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype))
2264                         continue;
2265
2266                 add_to_free_list(&page[size], zone, high, migratetype);
2267                 set_buddy_order(&page[size], high);
2268         }
2269 }
2270
2271 static void check_new_page_bad(struct page *page)
2272 {
2273         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
2274                 /* Don't complain about hwpoisoned pages */
2275                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
2276                 return;
2277         }
2278
2279         bad_page(page,
2280                  page_bad_reason(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP));
2281 }
2282
2283 /*
2284  * This page is about to be returned from the page allocator
2285  */
2286 static inline int check_new_page(struct page *page)
2287 {
2288         if (likely(page_expected_state(page,
2289                                 PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON)))
2290                 return 0;
2291
2292         check_new_page_bad(page);
2293         return 1;
2294 }
2295
2296 static bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
2297 {
2298         int i;
2299         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
2300                 struct page *p = page + i;
2301
2302                 if (unlikely(check_new_page(p)))
2303                         return true;
2304         }
2305
2306         return false;
2307 }
2308
2309 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
2310 /*
2311  * With DEBUG_VM enabled, order-0 pages are checked for expected state when
2312  * being allocated from pcp lists. With debug_pagealloc also enabled, they are
2313  * also checked when pcp lists are refilled from the free lists.
2314  */
2315 static inline bool check_pcp_refill(struct page *page, unsigned int order)
2316 {
2317         if (debug_pagealloc_enabled_static())
2318                 return check_new_pages(page, order);
2319         else
2320                 return false;
2321 }
2322
2323 static inline bool check_new_pcp(struct page *page, unsigned int order)
2324 {
2325         return check_new_pages(page, order);
2326 }
2327 #else
2328 /*
2329  * With DEBUG_VM disabled, free order-0 pages are checked for expected state
2330  * when pcp lists are being refilled from the free lists. With debug_pagealloc
2331  * enabled, they are also checked when being allocated from the pcp lists.
2332  */
2333 static inline bool check_pcp_refill(struct page *page, unsigned int order)
2334 {
2335         return check_new_pages(page, order);
2336 }
2337 static inline bool check_new_pcp(struct page *page, unsigned int order)
2338 {
2339         if (debug_pagealloc_enabled_static())
2340                 return check_new_pages(page, order);
2341         else
2342                 return false;
2343 }
2344 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
2345
2346 inline void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
2347                                 gfp_t gfp_flags)
2348 {
2349         bool init = !want_init_on_free() && want_init_on_alloc(gfp_flags);
2350         bool init_tags = init && (gfp_flags & __GFP_ZEROTAGS);
2351
2352         set_page_private(page, 0);
2353         set_page_refcounted(page);
2354
2355         arch_alloc_page(page, order);
2356         debug_pagealloc_map_pages(page, 1 << order);
2357
2358         /*
2359          * Page unpoisoning must happen before memory initialization.
2360          * Otherwise, the poison pattern will be overwritten for __GFP_ZERO
2361          * allocations and the page unpoisoning code will complain.
2362          */
2363         kernel_unpoison_pages(page, 1 << order);
2364
2365         /*
2366          * As memory initialization might be integrated into KASAN,
2367          * KASAN unpoisoning and memory initializion code must be
2368          * kept together to avoid discrepancies in behavior.
2369          */
2370
2371         /*
2372          * If memory tags should be zeroed (which happens only when memory
2373          * should be initialized as well).
2374          */
2375         if (init_tags) {
2376                 int i;
2377
2378                 /* Initialize both memory and tags. */
2379                 for (i = 0; i != 1 << order; ++i)
2380                         tag_clear_highpage(page + i);
2381
2382                 /* Note that memory is already initialized by the loop above. */
2383                 init = false;
2384         }
2385         /*
2386          * If either a software KASAN mode is enabled, or,
2387          * in the case of hardware tag-based KASAN,
2388          * if memory tags have not been cleared via tag_clear_highpage().
2389          */
2390         if (IS_ENABLED(CONFIG_KASAN_GENERIC) ||
2391             IS_ENABLED(CONFIG_KASAN_SW_TAGS) ||
2392             kasan_hw_tags_enabled() && !init_tags) {
2393                 /* Mark shadow memory or set memory tags. */
2394                 kasan_unpoison_pages(page, order, init);
2395
2396                 /* Note that memory is already initialized by KASAN. */
2397                 if (kasan_has_integrated_init())
2398                         init = false;
2399         }
2400         /* If memory is still not initialized, do it now. */
2401         if (init)
2402                 kernel_init_free_pages(page, 1 << order);
2403         /* Propagate __GFP_SKIP_KASAN_POISON to page flags. */
2404         if (kasan_hw_tags_enabled() && (gfp_flags & __GFP_SKIP_KASAN_POISON))
2405                 SetPageSkipKASanPoison(page);
2406
2407         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
2408         page_table_check_alloc(page, order);
2409 }
2410
2411 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
2412                                                         unsigned int alloc_flags)
2413 {
2414         post_alloc_hook(page, order, gfp_flags);
2415
2416         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
2417                 prep_compound_page(page, order);
2418
2419         /*
2420          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
2421          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
2422          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
2423          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
2424          */
2425         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2426                 set_page_pfmemalloc(page);
2427         else
2428                 clear_page_pfmemalloc(page);
2429 }
2430
2431 /*
2432  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
2433  * the smallest available page from the freelists
2434  */
2435 static __always_inline
2436 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
2437                                                 int migratetype)
2438 {
2439         unsigned int current_order;
2440         struct free_area *area;
2441         struct page *page;
2442
2443         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
2444         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
2445                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2446                 page = get_page_from_free_area(area, migratetype);
2447                 if (!page)
2448                         continue;
2449                 del_page_from_free_list(page, zone, current_order);
2450                 expand(zone, page, order, current_order, migratetype);
2451                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2452                 return page;
2453         }
2454
2455         return NULL;
2456 }
2457
2458
2459 /*
2460  * This array describes the order lists are fallen back to when
2461  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
2462  *
2463  * The other migratetypes do not have fallbacks.
2464  */
2465 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][3] = {
2466         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
2467         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
2468         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
2469 };
2470
2471 #ifdef CONFIG_CMA
2472 static __always_inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
2473                                         unsigned int order)
2474 {
2475         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
2476 }
2477 #else
2478 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
2479                                         unsigned int order) { return NULL; }
2480 #endif
2481
2482 /*
2483  * Move the free pages in a range to the freelist tail of the requested type.
2484  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
2485  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
2486  */
2487 static int move_freepages(struct zone *zone,
2488                           unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
2489                           int migratetype, int *num_movable)
2490 {
2491         struct page *page;
2492         unsigned long pfn;
2493         unsigned int order;
2494         int pages_moved = 0;
2495
2496         for (pfn = start_pfn; pfn <= end_pfn;) {
2497                 page = pfn_to_page(pfn);
2498                 if (!PageBuddy(page)) {
2499                         /*
2500                          * We assume that pages that could be isolated for
2501                          * migration are movable. But we don't actually try
2502                          * isolating, as that would be expensive.
2503                          */
2504                         if (num_movable &&
2505                                         (PageLRU(page) || __PageMovable(page)))
2506                                 (*num_movable)++;
2507                         pfn++;
2508                         continue;
2509                 }
2510
2511                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
2512                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
2513                 VM_BUG_ON_PAGE(page_zone(page) != zone, page);
2514
2515                 order = buddy_order(page);
2516                 move_to_free_list(page, zone, order, migratetype);
2517                 pfn += 1 << order;
2518                 pages_moved += 1 << order;
2519         }
2520
2521         return pages_moved;
2522 }
2523
2524 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
2525                                 int migratetype, int *num_movable)
2526 {
2527         unsigned long start_pfn, end_pfn, pfn;
2528
2529         if (num_movable)
2530                 *num_movable = 0;
2531
2532         pfn = page_to_pfn(page);
2533         start_pfn = pfn & ~(pageblock_nr_pages - 1);
2534         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
2535
2536         /* Do not cross zone boundaries */
2537         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
2538                 start_pfn = pfn;
2539         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
2540                 return 0;
2541
2542         return move_freepages(zone, start_pfn, end_pfn, migratetype,
2543                                                                 num_movable);
2544 }
2545
2546 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
2547                                         int start_order, int migratetype)
2548 {
2549         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
2550
2551         while (nr_pageblocks--) {
2552                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
2553                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
2554         }
2555 }
2556
2557 /*
2558  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
2559  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
2560  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
2561  *
2562  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
2563  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
2564  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
2565  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
2566  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
2567  * pageblocks.
2568  */
2569 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
2570 {
2571         /*
2572          * Leaving this order check is intended, although there is
2573          * relaxed order check in next check. The reason is that
2574          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
2575          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
2576          * so could be changed anytime.
2577          */
2578         if (order >= pageblock_order)
2579                 return true;
2580
2581         if (order >= pageblock_order / 2 ||
2582                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
2583                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
2584                 page_group_by_mobility_disabled)
2585                 return true;
2586
2587         return false;
2588 }
2589
2590 static inline bool boost_watermark(struct zone *zone)
2591 {
2592         unsigned long max_boost;
2593
2594         if (!watermark_boost_factor)
2595                 return false;
2596         /*
2597          * Don't bother in zones that are unlikely to produce results.
2598          * On small machines, including kdump capture kernels running
2599          * in a small area, boosting the watermark can cause an out of
2600          * memory situation immediately.
2601          */
2602         if ((pageblock_nr_pages * 4) > zone_managed_pages(zone))
2603                 return false;
2604
2605         max_boost = mult_frac(zone->_watermark[WMARK_HIGH],
2606                         watermark_boost_factor, 10000);
2607
2608         /*
2609          * high watermark may be uninitialised if fragmentation occurs
2610          * very early in boot so do not boost. We do not fall
2611          * through and boost by pageblock_nr_pages as failing
2612          * allocations that early means that reclaim is not going
2613          * to help and it may even be impossible to reclaim the
2614          * boosted watermark resulting in a hang.
2615          */
2616         if (!max_boost)
2617                 return false;
2618
2619         max_boost = max(pageblock_nr_pages, max_boost);
2620
2621         zone->watermark_boost = min(zone->watermark_boost + pageblock_nr_pages,
2622                 max_boost);
2623
2624         return true;
2625 }
2626
2627 /*
2628  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
2629  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
2630  * pageblock to our migratetype and determine how many already-allocated pages
2631  * are there in the pageblock with a compatible migratetype. If at least half
2632  * of pages are free or compatible, we can change migratetype of the pageblock
2633  * itself, so pages freed in the future will be put on the correct free list.
2634  */
2635 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
2636                 unsigned int alloc_flags, int start_type, bool whole_block)
2637 {
2638         unsigned int current_order = buddy_order(page);
2639         int free_pages, movable_pages, alike_pages;
2640         int old_block_type;
2641
2642         old_block_type = get_pageblock_migratetype(page);
2643
2644         /*
2645          * This can happen due to races and we want to prevent broken
2646          * highatomic accounting.
2647          */
2648         if (is_migrate_highatomic(old_block_type))
2649                 goto single_page;
2650
2651         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
2652         if (current_order >= pageblock_order) {
2653                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
2654                 goto single_page;
2655         }
2656
2657         /*
2658          * Boost watermarks to increase reclaim pressure to reduce the
2659          * likelihood of future fallbacks. Wake kswapd now as the node
2660          * may be balanced overall and kswapd will not wake naturally.
2661          */
2662         if (boost_watermark(zone) && (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD))
2663                 set_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags);
2664
2665         /* We are not allowed to try stealing from the whole block */
2666         if (!whole_block)
2667                 goto single_page;
2668
2669         free_pages = move_freepages_block(zone, page, start_type,
2670                                                 &movable_pages);
2671         /*
2672          * Determine how many pages are compatible with our allocation.
2673          * For movable allocation, it's the number of movable pages which
2674          * we just obtained. For other types it's a bit more tricky.
2675          */
2676         if (start_type == MIGRATE_MOVABLE) {
2677                 alike_pages = movable_pages;
2678         } else {
2679                 /*
2680                  * If we are falling back a RECLAIMABLE or UNMOVABLE allocation
2681                  * to MOVABLE pageblock, consider all non-movable pages as
2682                  * compatible. If it's UNMOVABLE falling back to RECLAIMABLE or
2683                  * vice versa, be conservative since we can't distinguish the
2684                  * exact migratetype of non-movable pages.
2685                  */
2686                 if (old_block_type == MIGRATE_MOVABLE)
2687                         alike_pages = pageblock_nr_pages
2688                                                 - (free_pages + movable_pages);
2689                 else
2690                         alike_pages = 0;
2691         }
2692
2693         /* moving whole block can fail due to zone boundary conditions */
2694         if (!free_pages)
2695                 goto single_page;
2696
2697         /*
2698          * If a sufficient number of pages in the block are either free or of
2699          * comparable migratability as our allocation, claim the whole block.
2700          */
2701         if (free_pages + alike_pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
2702                         page_group_by_mobility_disabled)
2703                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
2704
2705         return;
2706
2707 single_page:
2708         move_to_free_list(page, zone, current_order, start_type);
2709 }
2710
2711 /*
2712  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
2713  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
2714  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
2715  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
2716  */
2717 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
2718                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
2719 {
2720         int i;
2721         int fallback_mt;
2722
2723         if (area->nr_free == 0)
2724                 return -1;
2725
2726         *can_steal = false;
2727         for (i = 0;; i++) {
2728                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
2729                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
2730                         break;
2731
2732                 if (free_area_empty(area, fallback_mt))
2733                         continue;
2734
2735                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
2736                         *can_steal = true;
2737
2738                 if (!only_stealable)
2739                         return fallback_mt;
2740
2741                 if (*can_steal)
2742                         return fallback_mt;
2743         }
2744
2745         return -1;
2746 }
2747
2748 /*
2749  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2750  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2751  */
2752 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2753                                 unsigned int alloc_order)
2754 {
2755         int mt;
2756         unsigned long max_managed, flags;
2757
2758         /*
2759          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2760          * Check is race-prone but harmless.
2761          */
2762         max_managed = (zone_managed_pages(zone) / 100) + pageblock_nr_pages;
2763         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2764                 return;
2765
2766         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2767
2768         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2769         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2770                 goto out_unlock;
2771
2772         /* Yoink! */
2773         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2774         /* Only reserve normal pageblocks (i.e., they can merge with others) */
2775         if (migratetype_is_mergeable(mt)) {
2776                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2777                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2778                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC, NULL);
2779         }
2780
2781 out_unlock:
2782         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2783 }
2784
2785 /*
2786  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2787  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2788  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2789  * to recover from than an OOM.
2790  *
2791  * If @force is true, try to unreserve a pageblock even though highatomic
2792  * pageblock is exhausted.
2793  */
2794 static bool unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac,
2795                                                 bool force)
2796 {
2797         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2798         unsigned long flags;
2799         struct zoneref *z;
2800         struct zone *zone;
2801         struct page *page;
2802         int order;
2803         bool ret;
2804
2805         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->highest_zoneidx,
2806                                                                 ac->nodemask) {
2807                 /*
2808                  * Preserve at least one pageblock unless memory pressure
2809                  * is really high.
2810                  */
2811                 if (!force && zone->nr_reserved_highatomic <=
2812                                         pageblock_nr_pages)
2813                         continue;
2814
2815                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2816                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2817                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2818
2819                         page = get_page_from_free_area(area, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2820                         if (!page)
2821                                 continue;
2822
2823                         /*
2824                          * In page freeing path, migratetype change is racy so
2825                          * we can counter several free pages in a pageblock
2826                          * in this loop although we changed the pageblock type
2827                          * from highatomic to ac->migratetype. So we should
2828                          * adjust the count once.
2829                          */
2830                         if (is_migrate_highatomic_page(page)) {
2831                                 /*
2832                                  * It should never happen but changes to
2833                                  * locking could inadvertently allow a per-cpu
2834                                  * drain to add pages to MIGRATE_HIGHATOMIC
2835                                  * while unreserving so be safe and watch for
2836                                  * underflows.
2837                                  */
2838                                 zone->nr_reserved_highatomic -= min(
2839                                                 pageblock_nr_pages,
2840                                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2841                         }
2842
2843                         /*
2844                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2845                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2846                          * is doing the work and needs the pages. More
2847                          * importantly, if the block was always converted to
2848                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2849                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2850                          * may increase.
2851                          */
2852                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2853                         ret = move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype,
2854                                                                         NULL);
2855                         if (ret) {
2856                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2857                                 return ret;
2858                         }
2859                 }
2860                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2861         }
2862
2863         return false;
2864 }
2865
2866 /*
2867  * Try finding a free buddy page on the fallback list and put it on the free
2868  * list of requested migratetype, possibly along with other pages from the same
2869  * block, depending on fragmentation avoidance heuristics. Returns true if
2870  * fallback was found so that __rmqueue_smallest() can grab it.
2871  *
2872  * The use of signed ints for order and current_order is a deliberate
2873  * deviation from the rest of this file, to make the for loop
2874  * condition simpler.
2875  */
2876 static __always_inline bool
2877 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype,
2878                                                 unsigned int alloc_flags)
2879 {
2880         struct free_area *area;
2881         int current_order;
2882         int min_order = order;
2883         struct page *page;
2884         int fallback_mt;
2885         bool can_steal;
2886
2887         /*
2888          * Do not steal pages from freelists belonging to other pageblocks
2889          * i.e. orders < pageblock_order. If there are no local zones free,
2890          * the zonelists will be reiterated without ALLOC_NOFRAGMENT.
2891          */
2892         if (alloc_flags & ALLOC_NOFRAGMENT)
2893                 min_order = pageblock_order;
2894
2895         /*
2896          * Find the largest available free page in the other list. This roughly
2897          * approximates finding the pageblock with the most free pages, which
2898          * would be too costly to do exactly.
2899          */
2900         for (current_order = MAX_ORDER - 1; current_order >= min_order;
2901                                 --current_order) {
2902                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2903                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2904                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2905                 if (fallback_mt == -1)
2906                         continue;
2907
2908                 /*
2909                  * We cannot steal all free pages from the pageblock and the
2910                  * requested migratetype is movable. In that case it's better to
2911                  * steal and split the smallest available page instead of the
2912                  * largest available page, because even if the next movable
2913                  * allocation falls back into a different pageblock than this
2914                  * one, it won't cause permanent fragmentation.
2915                  */
2916                 if (!can_steal && start_migratetype == MIGRATE_MOVABLE
2917                                         && current_order > order)
2918                         goto find_smallest;
2919
2920                 goto do_steal;
2921         }
2922
2923         return false;
2924
2925 find_smallest:
2926         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER;
2927                                                         current_order++) {
2928                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2929                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2930                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2931                 if (fallback_mt != -1)
2932                         break;
2933         }
2934
2935         /*
2936          * This should not happen - we already found a suitable fallback
2937          * when looking for the largest page.
2938          */
2939         VM_BUG_ON(current_order == MAX_ORDER);
2940
2941 do_steal:
2942         page = get_page_from_free_area(area, fallback_mt);
2943
2944         steal_suitable_fallback(zone, page, alloc_flags, start_migratetype,
2945                                                                 can_steal);
2946
2947         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
2948                 start_migratetype, fallback_mt);
2949
2950         return true;
2951
2952 }
2953
2954 /*
2955  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
2956  * Call me with the zone->lock already held.
2957  */
2958 static __always_inline struct page *
2959 __rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order, int migratetype,
2960                                                 unsigned int alloc_flags)
2961 {
2962         struct page *page;
2963
2964         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
2965                 /*
2966                  * Balance movable allocations between regular and CMA areas by
2967                  * allocating from CMA when over half of the zone's free memory
2968                  * is in the CMA area.
2969                  */
2970                 if (alloc_flags & ALLOC_CMA &&
2971                     zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES) >
2972                     zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES) / 2) {
2973                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2974                         if (page)
2975                                 goto out;
2976                 }
2977         }
2978 retry:
2979         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
2980         if (unlikely(!page)) {
2981                 if (alloc_flags & ALLOC_CMA)
2982                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2983
2984                 if (!page && __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype,
2985                                                                 alloc_flags))
2986                         goto retry;
2987         }
2988 out:
2989         if (page)
2990                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2991         return page;
2992 }
2993
2994 /*
2995  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
2996  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
2997  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
2998  */
2999 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
3000                         unsigned long count, struct list_head *list,
3001                         int migratetype, unsigned int alloc_flags)
3002 {
3003         int i, allocated = 0;
3004
3005         /*
3006          * local_lock_irq held so equivalent to spin_lock_irqsave for
3007          * both PREEMPT_RT and non-PREEMPT_RT configurations.
3008          */
3009         spin_lock(&zone->lock);
3010         for (i = 0; i < count; ++i) {
3011                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype,
3012                                                                 alloc_flags);
3013                 if (unlikely(page == NULL))
3014                         break;
3015
3016                 if (unlikely(check_pcp_refill(page, order)))
3017                         continue;
3018
3019                 /*
3020                  * Split buddy pages returned by expand() are received here in
3021                  * physical page order. The page is added to the tail of
3022                  * caller's list. From the callers perspective, the linked list
3023                  * is ordered by page number under some conditions. This is
3024                  * useful for IO devices that can forward direction from the
3025                  * head, thus also in the physical page order. This is useful
3026                  * for IO devices that can merge IO requests if the physical
3027                  * pages are ordered properly.
3028                  */
3029                 list_add_tail(&page->lru, list);
3030                 allocated++;
3031                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
3032                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
3033                                               -(1 << order));
3034         }
3035
3036         /*
3037          * i pages were removed from the buddy list even if some leak due
3038          * to check_pcp_refill failing so adjust NR_FREE_PAGES based
3039          * on i. Do not confuse with 'allocated' which is the number of
3040          * pages added to the pcp list.
3041          */
3042         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
3043         spin_unlock(&zone->lock);
3044         return allocated;
3045 }
3046
3047 #ifdef CONFIG_NUMA
3048 /*
3049  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
3050  * currently executing processor on remote nodes after they have
3051  * expired.
3052  *
3053  * Note that this function must be called with the thread pinned to
3054  * a single processor.
3055  */
3056 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
3057 {
3058         unsigned long flags;
3059         int to_drain, batch;
3060
3061         local_lock_irqsave(&pagesets.lock, flags);
3062         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
3063         to_drain = min(pcp->count, batch);
3064         if (to_drain > 0)
3065                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp, 0);
3066         local_unlock_irqrestore(&pagesets.lock, flags);
3067 }
3068 #endif
3069
3070 /*
3071  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
3072  *
3073  * The processor must either be the current processor and the
3074  * thread pinned to the current processor or a processor that
3075  * is not online.
3076  */
3077 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
3078 {
3079         unsigned long flags;
3080         struct per_cpu_pages *pcp;
3081
3082         local_lock_irqsave(&pagesets.lock, flags);
3083
3084         pcp = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu);
3085         if (pcp->count)
3086                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp, 0);
3087
3088         local_unlock_irqrestore(&pagesets.lock, flags);
3089 }
3090
3091 /*
3092  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
3093  *
3094  * The processor must either be the current processor and the
3095  * thread pinned to the current processor or a processor that
3096  * is not online.
3097  */
3098 static void drain_pages(unsigned int cpu)
3099 {
3100         struct zone *zone;
3101
3102         for_each_populated_zone(zone) {
3103                 drain_pages_zone(cpu, zone);
3104         }
3105 }
3106
3107 /*
3108  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
3109  *
3110  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
3111  * the single zone's pages.
3112  */
3113 void drain_local_pages(struct zone *zone)
3114 {
3115         int cpu = smp_processor_id();
3116
3117         if (zone)
3118                 drain_pages_zone(cpu, zone);
3119         else
3120                 drain_pages(cpu);
3121 }
3122
3123 static void drain_local_pages_wq(struct work_struct *work)
3124 {
3125         struct pcpu_drain *drain;
3126
3127         drain = container_of(work, struct pcpu_drain, work);
3128
3129         /*
3130          * drain_all_pages doesn't use proper cpu hotplug protection so
3131          * we can race with cpu offline when the WQ can move this from
3132          * a cpu pinned worker to an unbound one. We can operate on a different
3133          * cpu which is alright but we also have to make sure to not move to
3134          * a different one.
3135          */
3136         migrate_disable();
3137         drain_local_pages(drain->zone);
3138         migrate_enable();
3139 }
3140
3141 /*
3142  * The implementation of drain_all_pages(), exposing an extra parameter to
3143  * drain on all cpus.
3144  *
3145  * drain_all_pages() is optimized to only execute on cpus where pcplists are
3146  * not empty. The check for non-emptiness can however race with a free to
3147  * pcplist that has not yet increased the pcp->count from 0 to 1. Callers
3148  * that need the guarantee that every CPU has drained can disable the
3149  * optimizing racy check.
3150  */
3151 static void __drain_all_pages(struct zone *zone, bool force_all_cpus)
3152 {
3153         int cpu;
3154
3155         /*
3156          * Allocate in the BSS so we won't require allocation in
3157          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
3158          */
3159         static cpumask_t cpus_with_pcps;
3160
3161         /*
3162          * Make sure nobody triggers this path before mm_percpu_wq is fully
3163          * initialized.
3164          */
3165         if (WARN_ON_ONCE(!mm_percpu_wq))
3166                 return;
3167
3168         /*
3169          * Do not drain if one is already in progress unless it's specific to
3170          * a zone. Such callers are primarily CMA and memory hotplug and need
3171          * the drain to be complete when the call returns.
3172          */
3173         if (unlikely(!mutex_trylock(&pcpu_drain_mutex))) {
3174                 if (!zone)
3175                         return;
3176                 mutex_lock(&pcpu_drain_mutex);
3177         }
3178
3179         /*
3180          * We don't care about racing with CPU hotplug event
3181          * as offline notification will cause the notified
3182          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
3183          * disables preemption as part of its processing
3184          */
3185         for_each_online_cpu(cpu) {
3186                 struct per_cpu_pages *pcp;
3187                 struct zone *z;
3188                 bool has_pcps = false;
3189
3190                 if (force_all_cpus) {
3191                         /*
3192                          * The pcp.count check is racy, some callers need a
3193                          * guarantee that no cpu is missed.
3194                          */
3195                         has_pcps = true;
3196                 } else if (zone) {
3197                         pcp = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu);
3198                         if (pcp->count)
3199                                 has_pcps = true;
3200                 } else {
3201                         for_each_populated_zone(z) {
3202                                 pcp = per_cpu_ptr(z->per_cpu_pageset, cpu);
3203                                 if (pcp->count) {
3204                                         has_pcps = true;
3205                                         break;
3206                                 }
3207                         }
3208                 }
3209
3210                 if (has_pcps)
3211                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
3212                 else
3213                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
3214         }
3215
3216         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps) {
3217                 struct pcpu_drain *drain = per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu);
3218
3219                 drain->zone = zone;
3220                 INIT_WORK(&drain->work, drain_local_pages_wq);
3221                 queue_work_on(cpu, mm_percpu_wq, &drain->work);
3222         }
3223         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps)
3224                 flush_work(&per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu)->work);
3225
3226         mutex_unlock(&pcpu_drain_mutex);
3227 }
3228
3229 /*
3230  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
3231  *
3232  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
3233  *
3234  * Note that this can be extremely slow as the draining happens in a workqueue.
3235  */
3236 void drain_all_pages(struct zone *zone)
3237 {
3238         __drain_all_pages(zone, false);
3239 }
3240
3241 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
3242
3243 /*
3244  * Touch the watchdog for every WD_PAGE_COUNT pages.
3245  */
3246 #define WD_PAGE_COUNT   (128*1024)
3247
3248 void mark_free_pages(struct zone *zone)
3249 {
3250         unsigned long pfn, max_zone_pfn, page_count = WD_PAGE_COUNT;
3251         unsigned long flags;
3252         unsigned int order, t;
3253         struct page *page;
3254
3255         if (zone_is_empty(zone))
3256                 return;
3257
3258         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3259
3260         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
3261         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
3262                 if (pfn_valid(pfn)) {
3263                         page = pfn_to_page(pfn);
3264
3265                         if (!--page_count) {
3266                                 touch_nmi_watchdog();
3267                                 page_count = WD_PAGE_COUNT;
3268                         }
3269
3270                         if (page_zone(page) != zone)
3271                                 continue;
3272
3273                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
3274                                 swsusp_unset_page_free(page);
3275                 }
3276
3277         for_each_migratetype_order(order, t) {
3278                 list_for_each_entry(page,
3279                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
3280                         unsigned long i;
3281
3282                         pfn = page_to_pfn(page);
3283                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++) {
3284                                 if (!--page_count) {
3285                                         touch_nmi_watchdog();
3286                                         page_count = WD_PAGE_COUNT;
3287                                 }
3288                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
3289                         }
3290                 }
3291         }
3292         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3293 }
3294 #endif /* CONFIG_PM */
3295
3296 static bool free_unref_page_prepare(struct page *page, unsigned long pfn,
3297                                                         unsigned int order)
3298 {
3299         int migratetype;
3300
3301         if (!free_pcp_prepare(page, order))
3302                 return false;
3303
3304         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
3305         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
3306         return true;
3307 }
3308
3309 static int nr_pcp_free(struct per_cpu_pages *pcp, int high, int batch,
3310                        bool free_high)
3311 {
3312         int min_nr_free, max_nr_free;
3313
3314         /* Free everything if batch freeing high-order pages. */
3315         if (unlikely(free_high))
3316                 return pcp->count;
3317
3318         /* Check for PCP disabled or boot pageset */
3319         if (unlikely(high < batch))
3320                 return 1;
3321
3322         /* Leave at least pcp->batch pages on the list */
3323         min_nr_free = batch;
3324         max_nr_free = high - batch;
3325
3326         /*
3327          * Double the number of pages freed each time there is subsequent
3328          * freeing of pages without any allocation.
3329          */
3330         batch <<= pcp->free_factor;
3331         if (batch < max_nr_free)
3332                 pcp->free_factor++;
3333         batch = clamp(batch, min_nr_free, max_nr_free);
3334
3335         return batch;
3336 }
3337
3338 static int nr_pcp_high(struct per_cpu_pages *pcp, struct zone *zone,
3339                        bool free_high)
3340 {
3341         int high = READ_ONCE(pcp->high);
3342
3343         if (unlikely(!high || free_high))
3344                 return 0;
3345
3346         if (!test_bit(ZONE_RECLAIM_ACTIVE, &zone->flags))
3347                 return high;
3348
3349         /*
3350          * If reclaim is active, limit the number of pages that can be
3351          * stored on pcp lists
3352          */
3353         return min(READ_ONCE(pcp->batch) << 2, high);
3354 }
3355
3356 static void free_unref_page_commit(struct page *page, int migratetype,
3357                                    unsigned int order)
3358 {
3359         struct zone *zone = page_zone(page);
3360         struct per_cpu_pages *pcp;
3361         int high;
3362         int pindex;
3363         bool free_high;
3364
3365         __count_vm_event(PGFREE);
3366         pcp = this_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset);
3367         pindex = order_to_pindex(migratetype, order);
3368         list_add(&page->lru, &pcp->lists[pindex]);
3369         pcp->count += 1 << order;
3370
3371         /*
3372          * As high-order pages other than THP's stored on PCP can contribute
3373          * to fragmentation, limit the number stored when PCP is heavily
3374          * freeing without allocation. The remainder after bulk freeing
3375          * stops will be drained from vmstat refresh context.
3376          */
3377         free_high = (pcp->free_factor && order && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
3378
3379         high = nr_pcp_high(pcp, zone, free_high);
3380         if (pcp->count >= high) {
3381                 int batch = READ_ONCE(pcp->batch);
3382
3383                 free_pcppages_bulk(zone, nr_pcp_free(pcp, high, batch, free_high), pcp, pindex);
3384         }
3385 }
3386
3387 /*
3388  * Free a pcp page
3389  */
3390 void free_unref_page(struct page *page, unsigned int order)
3391 {
3392         unsigned long flags;
3393         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
3394         int migratetype;
3395
3396         if (!free_unref_page_prepare(page, pfn, order))
3397                 return;
3398
3399         /*
3400          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
3401          * Place ISOLATE pages on the isolated list because they are being
3402          * offlined but treat HIGHATOMIC as movable pages so we can get those
3403          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
3404          * excessively into the page allocator
3405          */
3406         migratetype = get_pcppage_migratetype(page);
3407         if (unlikely(migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES)) {
3408                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
3409                         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype, FPI_NONE);
3410                         return;
3411                 }
3412                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
3413         }
3414
3415         local_lock_irqsave(&pagesets.lock, flags);
3416         free_unref_page_commit(page, migratetype, order);
3417         local_unlock_irqrestore(&pagesets.lock, flags);
3418 }
3419
3420 /*
3421  * Free a list of 0-order pages
3422  */
3423 void free_unref_page_list(struct list_head *list)
3424 {
3425         struct page *page, *next;
3426         unsigned long flags;
3427         int batch_count = 0;
3428         int migratetype;
3429
3430         /* Prepare pages for freeing */
3431         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
3432                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
3433                 if (!free_unref_page_prepare(page, pfn, 0)) {
3434                         list_del(&page->lru);
3435                         continue;
3436                 }
3437
3438                 /*
3439                  * Free isolated pages directly to the allocator, see
3440                  * comment in free_unref_page.
3441                  */
3442                 migratetype = get_pcppage_migratetype(page);
3443                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
3444                         list_del(&page->lru);
3445                         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, 0, migratetype, FPI_NONE);
3446                         continue;
3447                 }
3448         }
3449
3450         local_lock_irqsave(&pagesets.lock, flags);
3451         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
3452                 /*
3453                  * Non-isolated types over MIGRATE_PCPTYPES get added
3454                  * to the MIGRATE_MOVABLE pcp list.
3455                  */
3456                 migratetype = get_pcppage_migratetype(page);
3457                 if (unlikely(migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES))
3458                         migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
3459
3460                 trace_mm_page_free_batched(page);
3461                 free_unref_page_commit(page, migratetype, 0);
3462
3463                 /*
3464                  * Guard against excessive IRQ disabled times when we get
3465                  * a large list of pages to free.
3466                  */
3467                 if (++batch_count == SWAP_CLUSTER_MAX) {
3468                         local_unlock_irqrestore(&pagesets.lock, flags);
3469                         batch_count = 0;
3470                         local_lock_irqsave(&pagesets.lock, flags);
3471                 }
3472         }
3473         local_unlock_irqrestore(&pagesets.lock, flags);
3474 }
3475
3476 /*
3477  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
3478  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
3479  * Each sub-page must be freed individually.
3480  *
3481  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
3482  * Please consult with lkml before using this in your driver.
3483  */
3484 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
3485 {
3486         int i;
3487
3488         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
3489         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
3490
3491         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
3492                 set_page_refcounted(page + i);
3493         split_page_owner(page, 1 << order);
3494         split_page_memcg(page, 1 << order);
3495 }
3496 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
3497
3498 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
3499 {
3500         unsigned long watermark;
3501         struct zone *zone;
3502         int mt;
3503
3504         BUG_ON(!PageBuddy(page));
3505
3506         zone = page_zone(page);
3507         mt = get_pageblock_migratetype(page);
3508
3509         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
3510                 /*
3511                  * Obey watermarks as if the page was being allocated. We can
3512                  * emulate a high-order watermark check with a raised order-0
3513                  * watermark, because we already know our high-order page
3514                  * exists.
3515                  */
3516                 watermark = zone->_watermark[WMARK_MIN] + (1UL << order);
3517                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, ALLOC_CMA))
3518                         return 0;
3519
3520                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
3521         }
3522
3523         /* Remove page from free list */
3524
3525         del_page_from_free_list(page, zone, order);
3526
3527         /*
3528          * Set the pageblock if the isolated page is at least half of a
3529          * pageblock
3530          */
3531         if (order >= pageblock_order - 1) {
3532                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
3533                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
3534                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
3535                         /*
3536                          * Only change normal pageblocks (i.e., they can merge
3537                          * with others)
3538                          */
3539                         if (migratetype_is_mergeable(mt))
3540                                 set_pageblock_migratetype(page,
3541                                                           MIGRATE_MOVABLE);
3542                 }
3543         }
3544
3545
3546         return 1UL << order;
3547 }
3548
3549 /**
3550  * __putback_isolated_page - Return a now-isolated page back where we got it
3551  * @page: Page that was isolated
3552  * @order: Order of the isolated page
3553  * @mt: The page's pageblock's migratetype
3554  *
3555  * This function is meant to return a page pulled from the free lists via
3556  * __isolate_free_page back to the free lists they were pulled from.
3557  */
3558 void __putback_isolated_page(struct page *page, unsigned int order, int mt)
3559 {
3560         struct zone *zone = page_zone(page);
3561
3562         /* zone lock should be held when this function is called */
3563         lockdep_assert_held(&zone->lock);
3564
3565         /* Return isolated page to tail of freelist. */
3566         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, order, mt,
3567                         FPI_SKIP_REPORT_NOTIFY | FPI_TO_TAIL);
3568 }
3569
3570 /*
3571  * Update NUMA hit/miss statistics
3572  *
3573  * Must be called with interrupts disabled.
3574  */
3575 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z,
3576                                    long nr_account)
3577 {
3578 #ifdef CONFIG_NUMA
3579         enum numa_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
3580
3581         /* skip numa counters update if numa stats is disabled */
3582         if (!static_branch_likely(&vm_numa_stat_key))
3583                 return;
3584
3585         if (zone_to_nid(z) != numa_node_id())
3586                 local_stat = NUMA_OTHER;
3587
3588         if (zone_to_nid(z) == zone_to_nid(preferred_zone))
3589                 __count_numa_events(z, NUMA_HIT, nr_account);
3590         else {
3591                 __count_numa_events(z, NUMA_MISS, nr_account);
3592                 __count_numa_events(preferred_zone, NUMA_FOREIGN, nr_account);
3593         }
3594         __count_numa_events(z, local_stat, nr_account);
3595 #endif
3596 }
3597
3598 /* Remove page from the per-cpu list, caller must protect the list */
3599 static inline
3600 struct page *__rmqueue_pcplist(struct zone *zone, unsigned int order,
3601                         int migratetype,
3602                         unsigned int alloc_flags,
3603                         struct per_cpu_pages *pcp,
3604                         struct list_head *list)
3605 {
3606         struct page *page;
3607
3608         do {
3609                 if (list_empty(list)) {
3610                         int batch = READ_ONCE(pcp->batch);
3611                         int alloced;
3612
3613                         /*
3614                          * Scale batch relative to order if batch implies
3615                          * free pages can be stored on the PCP. Batch can
3616                          * be 1 for small zones or for boot pagesets which
3617                          * should never store free pages as the pages may
3618                          * belong to arbitrary zones.
3619                          */
3620                         if (batch > 1)
3621                                 batch = max(batch >> order, 2);
3622                         alloced = rmqueue_bulk(zone, order,
3623                                         batch, list,
3624                                         migratetype, alloc_flags);
3625
3626                         pcp->count += alloced << order;
3627                         if (unlikely(list_empty(list)))
3628                                 return NULL;
3629                 }
3630
3631                 page = list_first_entry(list, struct page, lru);
3632                 list_del(&page->lru);
3633                 pcp->count -= 1 << order;
3634         } while (check_new_pcp(page, order));
3635
3636         return page;
3637 }
3638
3639 /* Lock and remove page from the per-cpu list */
3640 static struct page *rmqueue_pcplist(struct zone *preferred_zone,
3641                         struct zone *zone, unsigned int order,
3642                         gfp_t gfp_flags, int migratetype,
3643                         unsigned int alloc_flags)
3644 {
3645         struct per_cpu_pages *pcp;
3646         struct list_head *list;
3647         struct page *page;
3648         unsigned long flags;
3649
3650         local_lock_irqsave(&pagesets.lock, flags);
3651
3652         /*
3653          * On allocation, reduce the number of pages that are batch freed.
3654          * See nr_pcp_free() where free_factor is increased for subsequent
3655          * frees.
3656          */
3657         pcp = this_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset);
3658         pcp->free_factor >>= 1;
3659         list = &pcp->lists[order_to_pindex(migratetype, order)];
3660         page = __rmqueue_pcplist(zone, order, migratetype, alloc_flags, pcp, list);
3661         local_unlock_irqrestore(&pagesets.lock, flags);
3662         if (page) {
3663                 __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1);
3664                 zone_statistics(preferred_zone, zone, 1);
3665         }
3666         return page;
3667 }
3668
3669 /*
3670  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
3671  */
3672 static inline
3673 struct page *rmqueue(struct zone *preferred_zone,
3674                         struct zone *zone, unsigned int order,
3675                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
3676                         int migratetype)
3677 {
3678         unsigned long flags;
3679         struct page *page;
3680
3681         if (likely(pcp_allowed_order(order))) {
3682                 /*
3683                  * MIGRATE_MOVABLE pcplist could have the pages on CMA area and
3684                  * we need to skip it when CMA area isn't allowed.
3685                  */
3686                 if (!IS_ENABLED(CONFIG_CMA) || alloc_flags & ALLOC_CMA ||
3687                                 migratetype != MIGRATE_MOVABLE) {
3688                         page = rmqueue_pcplist(preferred_zone, zone, order,
3689                                         gfp_flags, migratetype, alloc_flags);
3690                         goto out;
3691                 }
3692         }
3693
3694         /*
3695          * We most definitely don't want callers attempting to
3696          * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
3697          */
3698         WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
3699
3700         do {
3701                 page = NULL;
3702                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3703                 /*
3704                  * order-0 request can reach here when the pcplist is skipped
3705                  * due to non-CMA allocation context. HIGHATOMIC area is
3706                  * reserved for high-order atomic allocation, so order-0
3707                  * request should skip it.
3708                  */
3709                 if (order > 0 && alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
3710                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
3711                         if (page)
3712                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
3713                 }
3714                 if (!page) {
3715                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype, alloc_flags);
3716                         if (!page)
3717                                 goto failed;
3718                 }
3719                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
3720                                           get_pcppage_migratetype(page));
3721                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3722         } while (check_new_pages(page, order));
3723
3724         __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
3725         zone_statistics(preferred_zone, zone, 1);
3726
3727 out:
3728         /* Separate test+clear to avoid unnecessary atomics */
3729         if (test_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags)) {
3730                 clear_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags);
3731                 wakeup_kswapd(zone, 0, 0, zone_idx(zone));
3732         }
3733
3734         VM_BUG_ON_PAGE(page && bad_range(zone, page), page);
3735         return page;
3736
3737 failed:
3738         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3739         return NULL;
3740 }
3741
3742 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
3743
3744 static struct {
3745         struct fault_attr attr;
3746
3747         bool ignore_gfp_highmem;
3748         bool ignore_gfp_reclaim;
3749         u32 min_order;
3750 } fail_page_alloc = {
3751         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
3752         .ignore_gfp_reclaim = true,
3753         .ignore_gfp_highmem = true,
3754         .min_order = 1,
3755 };
3756
3757 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
3758 {
3759         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
3760 }
3761 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
3762
3763 static bool __should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3764 {
3765         if (order < fail_page_alloc.min_order)
3766                 return false;
3767         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
3768                 return false;
3769         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
3770                 return false;
3771         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
3772                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3773                 return false;
3774
3775         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
3776 }
3777
3778 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
3779
3780 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
3781 {
3782         umode_t mode = S_IFREG | 0600;
3783         struct dentry *dir;
3784
3785         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
3786                                         &fail_page_alloc.attr);
3787
3788         debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
3789                             &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim);
3790         debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
3791                             &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
3792         debugfs_create_u32("min-order", mode, dir, &fail_page_alloc.min_order);
3793
3794         return 0;
3795 }
3796
3797 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
3798
3799 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
3800
3801 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
3802
3803 static inline bool __should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3804 {
3805         return false;
3806 }
3807
3808 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
3809
3810 noinline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3811 {
3812         return __should_fail_alloc_page(gfp_mask, order);
3813 }
3814 ALLOW_ERROR_INJECTION(should_fail_alloc_page, TRUE);
3815
3816 static inline long __zone_watermark_unusable_free(struct zone *z,
3817                                 unsigned int order, unsigned int alloc_flags)
3818 {
3819         const bool alloc_harder = (alloc_flags & (ALLOC_HARDER|ALLOC_OOM));
3820         long unusable_free = (1 << order) - 1;
3821
3822         /*
3823          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
3824          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
3825          * atomic reserve but it avoids a search.
3826          */
3827         if (likely(!alloc_harder))
3828                 unusable_free += z->nr_reserved_highatomic;
3829
3830 #ifdef CONFIG_CMA
3831         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3832         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3833                 unusable_free += zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3834 #endif
3835
3836         return unusable_free;
3837 }
3838
3839 /*
3840  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
3841  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
3842  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
3843  * to check in the allocation paths if no pages are free.
3844  */
3845 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3846                          int highest_zoneidx, unsigned int alloc_flags,
3847                          long free_pages)
3848 {
3849         long min = mark;
3850         int o;
3851         const bool alloc_harder = (alloc_flags & (ALLOC_HARDER|ALLOC_OOM));
3852
3853         /* free_pages may go negative - that's OK */
3854         free_pages -= __zone_watermark_unusable_free(z, order, alloc_flags);
3855
3856         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
3857                 min -= min / 2;
3858
3859         if (unlikely(alloc_harder)) {
3860                 /*
3861                  * OOM victims can try even harder than normal ALLOC_HARDER
3862                  * users on the grounds that it's definitely going to be in
3863                  * the exit path shortly and free memory. Any allocation it
3864                  * makes during the free path will be small and short-lived.
3865                  */
3866                 if (alloc_flags & ALLOC_OOM)
3867                         min -= min / 2;
3868                 else
3869                         min -= min / 4;
3870         }
3871
3872         /*
3873          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
3874          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
3875          * even if a suitable page happened to be free.
3876          */
3877         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[highest_zoneidx])
3878                 return false;
3879
3880         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
3881         if (!order)
3882                 return true;
3883
3884         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
3885         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
3886                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
3887                 int mt;
3888
3889                 if (!area->nr_free)
3890                         continue;
3891
3892                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
3893                         if (!free_area_empty(area, mt))
3894                                 return true;
3895                 }
3896
3897 #ifdef CONFIG_CMA
3898                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
3899                     !free_area_empty(area, MIGRATE_CMA)) {
3900                         return true;
3901                 }
3902 #endif
3903                 if (alloc_harder && !free_area_empty(area, MIGRATE_HIGHATOMIC))
3904                         return true;
3905         }
3906         return false;
3907 }
3908
3909 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3910                       int highest_zoneidx, unsigned int alloc_flags)
3911 {
3912         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, highest_zoneidx, alloc_flags,
3913                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
3914 }
3915
3916 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
3917                                 unsigned long mark, int highest_zoneidx,
3918                                 unsigned int alloc_flags, gfp_t gfp_mask)
3919 {
3920         long free_pages;
3921
3922         free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3923
3924         /*
3925          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
3926          * need to be calculated.
3927          */
3928         if (!order) {
3929                 long fast_free;
3930
3931                 fast_free = free_pages;
3932                 fast_free -= __zone_watermark_unusable_free(z, 0, alloc_flags);
3933                 if (fast_free > mark + z->lowmem_reserve[highest_zoneidx])
3934                         return true;
3935         }
3936
3937         if (__zone_watermark_ok(z, order, mark, highest_zoneidx, alloc_flags,
3938                                         free_pages))
3939                 return true;
3940         /*
3941          * Ignore watermark boosting for GFP_ATOMIC order-0 allocations
3942          * when checking the min watermark. The min watermark is the
3943          * point where boosting is ignored so that kswapd is woken up
3944          * when below the low watermark.
3945          */
3946         if (unlikely(!order && (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) && z->watermark_boost
3947                 && ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == WMARK_MIN))) {
3948                 mark = z->_watermark[WMARK_MIN];
3949                 return __zone_watermark_ok(z, order, mark, highest_zoneidx,
3950                                         alloc_flags, free_pages);
3951         }
3952
3953         return false;
3954 }
3955
3956 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
3957                         unsigned long mark, int highest_zoneidx)
3958 {
3959         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3960
3961         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
3962                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
3963
3964         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, highest_zoneidx, 0,
3965                                                                 free_pages);
3966 }
3967
3968 #ifdef CONFIG_NUMA
3969 int __read_mostly node_reclaim_distance = RECLAIM_DISTANCE;
3970
3971 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3972 {
3973         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <=
3974                                 node_reclaim_distance;
3975 }
3976 #else   /* CONFIG_NUMA */
3977 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3978 {
3979         return true;
3980 }
3981 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3982
3983 /*
3984  * The restriction on ZONE_DMA32 as being a suitable zone to use to avoid
3985  * fragmentation is subtle. If the preferred zone was HIGHMEM then
3986  * premature use of a lower zone may cause lowmem pressure problems that
3987  * are worse than fragmentation. If the next zone is ZONE_DMA then it is
3988  * probably too small. It only makes sense to spread allocations to avoid
3989  * fragmentation between the Normal and DMA32 zones.
3990  */
3991 static inline unsigned int
3992 alloc_flags_nofragment(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask)
3993 {
3994         unsigned int alloc_flags;
3995
3996         /*
3997          * __GFP_KSWAPD_RECLAIM is assumed to be the same as ALLOC_KSWAPD
3998          * to save a branch.
3999          */
4000         alloc_flags = (__force int) (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM);
4001
4002 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
4003         if (!zone)
4004                 return alloc_flags;
4005
4006         if (zone_idx(zone) != ZONE_NORMAL)
4007                 return alloc_flags;
4008
4009         /*
4010          * If ZONE_DMA32 exists, assume it is the one after ZONE_NORMAL and
4011          * the pointer is within zone->zone_pgdat->node_zones[]. Also assume
4012          * on UMA that if Normal is populated then so is DMA32.
4013          */
4014         BUILD_BUG_ON(ZONE_NORMAL - ZONE_DMA32 != 1);
4015         if (nr_online_nodes > 1 && !populated_zone(--zone))
4016                 return alloc_flags;
4017
4018         alloc_flags |= ALLOC_NOFRAGMENT;
4019 #endif /* CONFIG_ZONE_DMA32 */
4020         return alloc_flags;
4021 }
4022
4023 /* Must be called after current_gfp_context() which can change gfp_mask */
4024 static inline unsigned int gfp_to_alloc_flags_cma(gfp_t gfp_mask,
4025                                                   unsigned int alloc_flags)
4026 {
4027 #ifdef CONFIG_CMA
4028         if (gfp_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
4029                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
4030 #endif
4031         return alloc_flags;
4032 }
4033
4034 /*
4035  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
4036  * a page.
4037  */
4038 static struct page *
4039 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
4040                                                 const struct alloc_context *ac)
4041 {
4042         struct zoneref *z;
4043         struct zone *zone;
4044         struct pglist_data *last_pgdat_dirty_limit = NULL;
4045         bool no_fallback;
4046
4047 retry:
4048         /*
4049          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
4050          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
4051          */
4052         no_fallback = alloc_flags & ALLOC_NOFRAGMENT;
4053         z = ac->preferred_zoneref;
4054         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->highest_zoneidx,
4055                                         ac->nodemask) {
4056                 struct page *page;
4057                 unsigned long mark;
4058
4059                 if (cpusets_enabled() &&
4060                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
4061                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
4062                                 continue;
4063                 /*
4064                  * When allocating a page cache page for writing, we
4065                  * want to get it from a node that is within its dirty
4066                  * limit, such that no single node holds more than its
4067                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
4068                  * The dirty limits take into account the node's
4069                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
4070                  * should be able to balance it without having to
4071                  * write pages from its LRU list.
4072                  *
4073                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
4074                  * exceed the per-node dirty limit in the slowpath
4075                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
4076                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
4077                  * nodes are together not big enough to reach the
4078                  * global limit.  The proper fix for these situations
4079                  * will require awareness of nodes in the
4080                  * dirty-throttling and the flusher threads.
4081                  */
4082                 if (ac->spread_dirty_pages) {
4083                         if (last_pgdat_dirty_limit == zone->zone_pgdat)
4084                                 continue;
4085
4086                         if (!node_dirty_ok(zone->zone_pgdat)) {
4087                                 last_pgdat_dirty_limit = zone->zone_pgdat;
4088                                 continue;
4089                         }
4090                 }
4091
4092                 if (no_fallback && nr_online_nodes > 1 &&
4093                     zone != ac->preferred_zoneref->zone) {
4094                         int local_nid;
4095
4096                         /*
4097                          * If moving to a remote node, retry but allow
4098                          * fragmenting fallbacks. Locality is more important
4099                          * than fragmentation avoidance.
4100                          */
4101                         local_nid = zone_to_nid(ac->preferred_zoneref->zone);
4102                         if (zone_to_nid(zone) != local_nid) {
4103                                 alloc_flags &= ~ALLOC_NOFRAGMENT;
4104                                 goto retry;
4105                         }
4106                 }
4107
4108                 mark = wmark_pages(zone, alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK);
4109                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
4110                                        ac->highest_zoneidx, alloc_flags,
4111                                        gfp_mask)) {
4112                         int ret;
4113
4114 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
4115                         /*
4116                          * Watermark failed for this zone, but see if we can
4117                          * grow this zone if it contains deferred pages.
4118                          */
4119                         if (static_branch_unlikely(&deferred_pages)) {
4120                                 if (_deferred_grow_zone(zone, order))
4121                                         goto try_this_zone;
4122                         }
4123 #endif
4124                         /* Checked here to keep the fast path fast */
4125                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
4126                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
4127                                 goto try_this_zone;
4128
4129                         if (!node_reclaim_enabled() ||
4130                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
4131                                 continue;
4132
4133                         ret = node_reclaim(zone->zone_pgdat, gfp_mask, order);
4134                         switch (ret) {
4135                         case NODE_RECLAIM_NOSCAN:
4136                                 /* did not scan */
4137                                 continue;
4138                         case NODE_RECLAIM_FULL:
4139                                 /* scanned but unreclaimable */
4140                                 continue;
4141                         default:
4142                                 /* did we reclaim enough */
4143                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
4144                                         ac->highest_zoneidx, alloc_flags))
4145                                         goto try_this_zone;
4146
4147                                 continue;
4148                         }
4149                 }
4150
4151 try_this_zone:
4152                 page = rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
4153                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
4154                 if (page) {
4155                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
4156
4157                         /*
4158                          * If this is a high-order atomic allocation then check
4159                          * if the pageblock should be reserved for the future
4160                          */
4161                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
4162                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
4163
4164                         return page;
4165                 } else {
4166 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
4167                         /* Try again if zone has deferred pages */
4168                         if (static_branch_unlikely(&deferred_pages)) {
4169                                 if (_deferred_grow_zone(zone, order))
4170                                         goto try_this_zone;
4171                         }
4172 #endif
4173                 }
4174         }
4175
4176         /*
4177          * It's possible on a UMA machine to get through all zones that are
4178          * fragmented. If avoiding fragmentation, reset and try again.
4179          */
4180         if (no_fallback) {
4181                 alloc_flags &= ~ALLOC_NOFRAGMENT;
4182                 goto retry;
4183         }
4184
4185         return NULL;
4186 }
4187
4188 static void warn_alloc_show_mem(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
4189 {
4190         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
4191
4192         /*
4193          * This documents exceptions given to allocations in certain
4194          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
4195          * of allowed nodes.
4196          */
4197         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
4198                 if (tsk_is_oom_victim(current) ||
4199                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
4200                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
4201         if (!in_task() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
4202                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
4203
4204         show_mem(filter, nodemask);
4205 }
4206
4207 void warn_alloc(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, const char *fmt, ...)
4208 {
4209         struct va_format vaf;
4210         va_list args;
4211         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs, 10*HZ, 1);
4212
4213         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) ||
4214              !__ratelimit(&nopage_rs) ||
4215              ((gfp_mask & __GFP_DMA) && !has_managed_dma()))
4216                 return;
4217
4218         va_start(args, fmt);
4219         vaf.fmt = fmt;
4220         vaf.va = &args;
4221         pr_warn("%s: %pV, mode:%#x(%pGg), nodemask=%*pbl",
4222                         current->comm, &vaf, gfp_mask, &gfp_mask,
4223                         nodemask_pr_args(nodemask));
4224         va_end(args);
4225
4226         cpuset_print_current_mems_allowed();
4227         pr_cont("\n");
4228         dump_stack();
4229         warn_alloc_show_mem(gfp_mask, nodemask);
4230 }
4231
4232 static inline struct page *
4233 __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4234                               unsigned int alloc_flags,
4235                               const struct alloc_context *ac)
4236 {
4237         struct page *page;
4238
4239         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
4240                         alloc_flags|ALLOC_CPUSET, ac);
4241         /*
4242          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
4243          * are depleted
4244          */
4245         if (!page)
4246                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
4247                                 alloc_flags, ac);
4248
4249         return page;
4250 }
4251
4252 static inline struct page *
4253 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4254         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
4255 {
4256         struct oom_control oc = {
4257                 .zonelist = ac->zonelist,
4258                 .nodemask = ac->nodemask,
4259                 .memcg = NULL,
4260                 .gfp_mask = gfp_mask,
4261                 .order = order,
4262         };
4263         struct page *page;
4264
4265         *did_some_progress = 0;
4266
4267         /*
4268          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
4269          * making progress for us.
4270          */
4271         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
4272                 *did_some_progress = 1;
4273                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
4274                 return NULL;
4275         }
4276
4277         /*
4278          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
4279          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
4280          * we're still under heavy pressure. But make sure that this reclaim
4281          * attempt shall not depend on __GFP_DIRECT_RECLAIM && !__GFP_NORETRY
4282          * allocation which will never fail due to oom_lock already held.
4283          */
4284         page = get_page_from_freelist((gfp_mask | __GFP_HARDWALL) &
4285                                       ~__GFP_DIRECT_RECLAIM, order,
4286                                       ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
4287         if (page)
4288                 goto out;
4289
4290         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
4291         if (current->flags & PF_DUMPCORE)
4292                 goto out;
4293         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
4294         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
4295                 goto out;
4296         /*
4297          * We have already exhausted all our reclaim opportunities without any
4298          * success so it is time to admit defeat. We will skip the OOM killer
4299          * because it is very likely that the caller has a more reasonable
4300          * fallback than shooting a random task.
4301          *
4302          * The OOM killer may not free memory on a specific node.
4303          */
4304         if (gfp_mask & (__GFP_RETRY_MAYFAIL | __GFP_THISNODE))
4305                 goto out;
4306         /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
4307         if (ac->highest_zoneidx < ZONE_NORMAL)
4308                 goto out;
4309         if (pm_suspended_storage())
4310                 goto out;
4311         /*
4312          * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
4313          * other request to make a forward progress.
4314          * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
4315          * do much for this context but let's try it to at least get
4316          * access to memory reserved if the current task is killed (see
4317          * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
4318          * failures more gracefully we should just bail out here.
4319          */
4320
4321         /* Exhausted what can be done so it's blame time */
4322         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
4323                 *did_some_progress = 1;
4324
4325                 /*
4326                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
4327                  * reserves
4328                  */
4329                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
4330                         page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order,
4331                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
4332         }
4333 out:
4334         mutex_unlock(&oom_lock);
4335         return page;
4336 }
4337
4338 /*
4339  * Maximum number of compaction retries with a progress before OOM
4340  * killer is consider as the only way to move forward.
4341  */
4342 #define MAX_COMPACT_RETRIES 16
4343
4344 #ifdef CONFIG_COMPACTION
4345 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
4346 static struct page *
4347 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4348                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
4349                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
4350 {
4351         struct page *page = NULL;
4352         unsigned long pflags;
4353         unsigned int noreclaim_flag;
4354
4355         if (!order)
4356                 return NULL;
4357
4358         psi_memstall_enter(&pflags);
4359         delayacct_compact_start();
4360         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4361
4362         *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4363                                                                 prio, &page);
4364
4365         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4366         psi_memstall_leave(&pflags);
4367         delayacct_compact_end();
4368
4369         if (*compact_result == COMPACT_SKIPPED)
4370                 return NULL;
4371         /*
4372          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
4373          * count a compaction stall
4374          */
4375         count_vm_event(COMPACTSTALL);
4376
4377         /* Prep a captured page if available */
4378         if (page)
4379                 prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
4380
4381         /* Try get a page from the freelist if available */
4382         if (!page)
4383                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4384
4385         if (page) {
4386                 struct zone *zone = page_zone(page);
4387
4388                 zone->compact_blockskip_flush = false;
4389                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
4390                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
4391                 return page;
4392         }
4393
4394         /*
4395          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
4396          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
4397          */
4398         count_vm_event(COMPACTFAIL);
4399
4400         cond_resched();
4401
4402         return NULL;
4403 }
4404
4405 static inline bool
4406 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, int order, int alloc_flags,
4407                      enum compact_result compact_result,
4408                      enum compact_priority *compact_priority,
4409                      int *compaction_retries)
4410 {
4411         int max_retries = MAX_COMPACT_RETRIES;
4412         int min_priority;
4413         bool ret = false;
4414         int retries = *compaction_retries;
4415         enum compact_priority priority = *compact_priority;
4416
4417         if (!order)
4418                 return false;
4419
4420         if (fatal_signal_pending(current))
4421                 return false;
4422
4423         if (compaction_made_progress(compact_result))
4424                 (*compaction_retries)++;
4425
4426         /*
4427          * compaction considers all the zone as desperately out of memory
4428          * so it doesn't really make much sense to retry except when the
4429          * failure could be caused by insufficient priority
4430          */
4431         if (compaction_failed(compact_result))
4432                 goto check_priority;
4433
4434         /*
4435          * compaction was skipped because there are not enough order-0 pages
4436          * to work with, so we retry only if it looks like reclaim can help.
4437          */
4438         if (compaction_needs_reclaim(compact_result)) {
4439                 ret = compaction_zonelist_suitable(ac, order, alloc_flags);
4440                 goto out;
4441         }
4442
4443         /*
4444          * make sure the compaction wasn't deferred or didn't bail out early
4445          * due to locks contention before we declare that we should give up.
4446          * But the next retry should use a higher priority if allowed, so
4447          * we don't just keep bailing out endlessly.
4448          */
4449         if (compaction_withdrawn(compact_result)) {
4450                 goto check_priority;
4451         }
4452
4453         /*
4454          * !costly requests are much more important than __GFP_RETRY_MAYFAIL
4455          * costly ones because they are de facto nofail and invoke OOM
4456          * killer to move on while costly can fail and users are ready
4457          * to cope with that. 1/4 retries is rather arbitrary but we
4458          * would need much more detailed feedback from compaction to
4459          * make a better decision.
4460          */
4461         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
4462                 max_retries /= 4;
4463         if (*compaction_retries <= max_retries) {
4464                 ret = true;
4465                 goto out;
4466         }
4467
4468         /*
4469          * Make sure there are attempts at the highest priority if we exhausted
4470          * all retries or failed at the lower priorities.
4471          */
4472 check_priority:
4473         min_priority = (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ?
4474                         MIN_COMPACT_COSTLY_PRIORITY : MIN_COMPACT_PRIORITY;
4475
4476         if (*compact_priority > min_priority) {
4477                 (*compact_priority)--;
4478                 *compaction_retries = 0;
4479                 ret = true;
4480         }
4481 out:
4482         trace_compact_retry(order, priority, compact_result, retries, max_retries, ret);
4483         return ret;
4484 }
4485 #else
4486 static inline struct page *
4487 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4488                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
4489                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
4490 {
4491         *compact_result = COMPACT_SKIPPED;
4492         return NULL;
4493 }
4494
4495 static inline bool
4496 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, unsigned int order, int alloc_flags,
4497                      enum compact_result compact_result,
4498                      enum compact_priority *compact_priority,
4499                      int *compaction_retries)
4500 {
4501         struct zone *zone;
4502         struct zoneref *z;
4503
4504         if (!order || order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
4505                 return false;
4506
4507         /*
4508          * There are setups with compaction disabled which would prefer to loop
4509          * inside the allocator rather than hit the oom killer prematurely.
4510          * Let's give them a good hope and keep retrying while the order-0
4511          * watermarks are OK.
4512          */
4513         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
4514                                 ac->highest_zoneidx, ac->nodemask) {
4515                 if (zone_watermark_ok(zone, 0, min_wmark_pages(zone),
4516                                         ac->highest_zoneidx, alloc_flags))
4517                         return true;
4518         }
4519         return false;
4520 }
4521 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
4522
4523 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
4524 static struct lockdep_map __fs_reclaim_map =
4525         STATIC_LOCKDEP_MAP_INIT("fs_reclaim", &__fs_reclaim_map);
4526
4527 static bool __need_reclaim(gfp_t gfp_mask)
4528 {
4529         /* no reclaim without waiting on it */
4530         if (!(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
4531                 return false;
4532
4533         /* this guy won't enter reclaim */
4534         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4535                 return false;
4536
4537         if (gfp_mask & __GFP_NOLOCKDEP)
4538                 return false;
4539
4540         return true;
4541 }
4542
4543 void __fs_reclaim_acquire(unsigned long ip)
4544 {
4545         lock_acquire_exclusive(&__fs_reclaim_map, 0, 0, NULL, ip);
4546 }
4547
4548 void __fs_reclaim_release(unsigned long ip)
4549 {
4550         lock_release(&__fs_reclaim_map, ip);
4551 }
4552
4553 void fs_reclaim_acquire(gfp_t gfp_mask)
4554 {
4555         gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
4556
4557         if (__need_reclaim(gfp_mask)) {
4558                 if (gfp_mask & __GFP_FS)
4559                         __fs_reclaim_acquire(_RET_IP_);
4560
4561 #ifdef CONFIG_MMU_NOTIFIER
4562                 lock_map_acquire(&__mmu_notifier_invalidate_range_start_map);
4563                 lock_map_release(&__mmu_notifier_invalidate_range_start_map);
4564 #endif
4565
4566         }
4567 }
4568 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_acquire);
4569
4570 void fs_reclaim_release(gfp_t gfp_mask)
4571 {
4572         gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
4573
4574         if (__need_reclaim(gfp_mask)) {
4575                 if (gfp_mask & __GFP_FS)
4576                         __fs_reclaim_release(_RET_IP_);
4577         }
4578 }
4579 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_release);
4580 #endif
4581
4582 /* Perform direct synchronous page reclaim */
4583 static unsigned long
4584 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4585                                         const struct alloc_context *ac)
4586 {
4587         unsigned int noreclaim_flag;
4588         unsigned long progress;
4589
4590         cond_resched();
4591
4592         /* We now go into synchronous reclaim */
4593         cpuset_memory_pressure_bump();
4594         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
4595         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4596
4597         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
4598                                                                 ac->nodemask);
4599
4600         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4601         fs_reclaim_release(gfp_mask);
4602
4603         cond_resched();
4604
4605         return progress;
4606 }
4607
4608 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
4609 static inline struct page *
4610 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4611                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
4612                 unsigned long *did_some_progress)
4613 {
4614         struct page *page = NULL;
4615         unsigned long pflags;
4616         bool drained = false;
4617
4618         psi_memstall_enter(&pflags);
4619         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
4620         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
4621                 goto out;
4622
4623 retry:
4624         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4625
4626         /*
4627          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
4628          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
4629          * Shrink them and try again
4630          */
4631         if (!page && !drained) {
4632                 unreserve_highatomic_pageblock(ac, false);
4633                 drain_all_pages(NULL);
4634                 drained = true;
4635                 goto retry;
4636         }
4637 out:
4638         psi_memstall_leave(&pflags);
4639
4640         return page;
4641 }
4642
4643 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, gfp_t gfp_mask,
4644                              const struct alloc_context *ac)
4645 {
4646         struct zoneref *z;
4647         struct zone *zone;
4648         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
4649         enum zone_type highest_zoneidx = ac->highest_zoneidx;
4650
4651         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, highest_zoneidx,
4652                                         ac->nodemask) {
4653                 if (last_pgdat != zone->zone_pgdat)
4654                         wakeup_kswapd(zone, gfp_mask, order, highest_zoneidx);
4655                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
4656         }
4657 }
4658
4659 static inline unsigned int
4660 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
4661 {
4662         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
4663
4664         /*
4665          * __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH
4666          * and __GFP_KSWAPD_RECLAIM is assumed to be the same as ALLOC_KSWAPD
4667          * to save two branches.
4668          */
4669         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
4670         BUILD_BUG_ON(__GFP_KSWAPD_RECLAIM != (__force gfp_t) ALLOC_KSWAPD);
4671
4672         /*
4673          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
4674          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
4675          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
4676          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
4677          */
4678         alloc_flags |= (__force int)
4679                 (gfp_mask & (__GFP_HIGH | __GFP_KSWAPD_RECLAIM));
4680
4681         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
4682                 /*
4683                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
4684                  * if it can't schedule.
4685                  */
4686                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
4687                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
4688                 /*
4689                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
4690                  * comment for __cpuset_node_allowed().
4691                  */
4692                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
4693         } else if (unlikely(rt_task(current)) && in_task())
4694                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
4695
4696         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags_cma(gfp_mask, alloc_flags);
4697
4698         return alloc_flags;
4699 }
4700
4701 static bool oom_reserves_allowed(struct task_struct *tsk)
4702 {
4703         if (!tsk_is_oom_victim(tsk))
4704                 return false;
4705
4706         /*
4707          * !MMU doesn't have oom reaper so give access to memory reserves
4708          * only to the thread with TIF_MEMDIE set
4709          */
4710         if (!IS_ENABLED(CONFIG_MMU) && !test_thread_flag(TIF_MEMDIE))
4711                 return false;
4712
4713         return true;
4714 }
4715
4716 /*
4717  * Distinguish requests which really need access to full memory
4718  * reserves from oom victims which can live with a portion of it
4719  */
4720 static inline int __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_t gfp_mask)
4721 {
4722         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
4723                 return 0;
4724         if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
4725                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4726         if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
4727                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4728         if (!in_interrupt()) {
4729                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4730                         return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4731                 else if (oom_reserves_allowed(current))
4732                         return ALLOC_OOM;
4733         }
4734
4735         return 0;
4736 }
4737
4738 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
4739 {
4740         return !!__gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
4741 }
4742
4743 /*
4744  * Checks whether it makes sense to retry the reclaim to make a forward progress
4745  * for the given allocation request.
4746  *
4747  * We give up when we either have tried MAX_RECLAIM_RETRIES in a row
4748  * without success, or when we couldn't even meet the watermark if we
4749  * reclaimed all remaining pages on the LRU lists.
4750  *
4751  * Returns true if a retry is viable or false to enter the oom path.
4752  */
4753 static inline bool
4754 should_reclaim_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned order,
4755                      struct alloc_context *ac, int alloc_flags,
4756                      bool did_some_progress, int *no_progress_loops)
4757 {
4758         struct zone *zone;
4759         struct zoneref *z;
4760         bool ret = false;
4761
4762         /*
4763          * Costly allocations might have made a progress but this doesn't mean
4764          * their order will become available due to high fragmentation so
4765          * always increment the no progress counter for them
4766          */
4767         if (did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
4768                 *no_progress_loops = 0;
4769         else
4770                 (*no_progress_loops)++;
4771
4772         /*
4773          * Make sure we converge to OOM if we cannot make any progress
4774          * several times in the row.
4775          */
4776         if (*no_progress_loops > MAX_RECLAIM_RETRIES) {
4777                 /* Before OOM, exhaust highatomic_reserve */
4778                 return unreserve_highatomic_pageblock(ac, true);
4779         }
4780
4781         /*
4782          * Keep reclaiming pages while there is a chance this will lead
4783          * somewhere.  If none of the target zones can satisfy our allocation
4784          * request even if all reclaimable pages are considered then we are
4785          * screwed and have to go OOM.
4786          */
4787         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
4788                                 ac->highest_zoneidx, ac->nodemask) {
4789                 unsigned long available;
4790                 unsigned long reclaimable;
4791                 unsigned long min_wmark = min_wmark_pages(zone);
4792                 bool wmark;
4793
4794                 available = reclaimable = zone_reclaimable_pages(zone);
4795                 available += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
4796
4797                 /*
4798                  * Would the allocation succeed if we reclaimed all
4799                  * reclaimable pages?
4800                  */
4801                 wmark = __zone_watermark_ok(zone, order, min_wmark,
4802                                 ac->highest_zoneidx, alloc_flags, available);
4803                 trace_reclaim_retry_zone(z, order, reclaimable,
4804                                 available, min_wmark, *no_progress_loops, wmark);
4805                 if (wmark) {
4806                         ret = true;
4807                         break;
4808                 }
4809         }
4810
4811         /*
4812          * Memory allocation/reclaim might be called from a WQ context and the
4813          * current implementation of the WQ concurrency control doesn't
4814          * recognize that a particular WQ is congested if the worker thread is
4815          * looping without ever sleeping. Therefore we have to do a short sleep
4816          * here rather than calling cond_resched().
4817          */
4818         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
4819                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
4820         else
4821                 cond_resched();
4822         return ret;
4823 }
4824
4825 static inline bool
4826 check_retry_cpuset(int cpuset_mems_cookie, struct alloc_context *ac)
4827 {
4828         /*
4829          * It's possible that cpuset's mems_allowed and the nodemask from
4830          * mempolicy don't intersect. This should be normally dealt with by
4831          * policy_nodemask(), but it's possible to race with cpuset update in
4832          * such a way the check therein was true, and then it became false
4833          * before we got our cpuset_mems_cookie here.
4834          * This assumes that for all allocations, ac->nodemask can come only
4835          * from MPOL_BIND mempolicy (whose documented semantics is to be ignored
4836          * when it does not intersect with the cpuset restrictions) or the
4837          * caller can deal with a violated nodemask.
4838          */
4839         if (cpusets_enabled() && ac->nodemask &&
4840                         !cpuset_nodemask_valid_mems_allowed(ac->nodemask)) {
4841                 ac->nodemask = NULL;
4842                 return true;
4843         }
4844
4845         /*
4846          * When updating a task's mems_allowed or mempolicy nodemask, it is
4847          * possible to race with parallel threads in such a way that our
4848          * allocation can fail while the mask is being updated. If we are about
4849          * to fail, check if the cpuset changed during allocation and if so,
4850          * retry.
4851          */
4852         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
4853                 return true;
4854
4855         return false;
4856 }
4857
4858 static inline struct page *
4859 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4860                                                 struct alloc_context *ac)
4861 {
4862         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
4863         const bool costly_order = order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
4864         struct page *page = NULL;
4865         unsigned int alloc_flags;
4866         unsigned long did_some_progress;
4867         enum compact_priority compact_priority;
4868         enum compact_result compact_result;
4869         int compaction_retries;
4870         int no_progress_loops;
4871         unsigned int cpuset_mems_cookie;
4872         int reserve_flags;
4873
4874         /*
4875          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
4876          * callers that are not in atomic context.
4877          */
4878         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
4879                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
4880                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
4881
4882 retry_cpuset:
4883         compaction_retries = 0;
4884         no_progress_loops = 0;
4885         compact_priority = DEF_COMPACT_PRIORITY;
4886         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
4887
4888         /*
4889          * The fast path uses conservative alloc_flags to succeed only until
4890          * kswapd needs to be woken up, and to avoid the cost of setting up
4891          * alloc_flags precisely. So we do that now.
4892          */
4893         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
4894
4895         /*
4896          * We need to recalculate the starting point for the zonelist iterator
4897          * because we might have used different nodemask in the fast path, or
4898          * there was a cpuset modification and we are retrying - otherwise we
4899          * could end up iterating over non-eligible zones endlessly.
4900          */
4901         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4902                                         ac->highest_zoneidx, ac->nodemask);
4903         if (!ac->preferred_zoneref->zone)
4904                 goto nopage;
4905
4906         /*
4907          * Check for insane configurations where the cpuset doesn't contain
4908          * any suitable zone to satisfy the request - e.g. non-movable
4909          * GFP_HIGHUSER allocations from MOVABLE nodes only.
4910          */
4911         if (cpusets_insane_config() && (gfp_mask & __GFP_HARDWALL)) {
4912                 struct zoneref *z = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4913                                         ac->highest_zoneidx,
4914                                         &cpuset_current_mems_allowed);
4915                 if (!z->zone)
4916                         goto nopage;
4917         }
4918
4919         if (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD)
4920                 wake_all_kswapds(order, gfp_mask, ac);
4921
4922         /*
4923          * The adjusted alloc_flags might result in immediate success, so try
4924          * that first
4925          */
4926         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4927         if (page)
4928                 goto got_pg;
4929
4930         /*
4931          * For costly allocations, try direct compaction first, as it's likely
4932          * that we have enough base pages and don't need to reclaim. For non-
4933          * movable high-order allocations, do that as well, as compaction will
4934          * try prevent permanent fragmentation by migrating from blocks of the
4935          * same migratetype.
4936          * Don't try this for allocations that are allowed to ignore
4937          * watermarks, as the ALLOC_NO_WATERMARKS attempt didn't yet happen.
4938          */
4939         if (can_direct_reclaim &&
4940                         (costly_order ||
4941                            (order > 0 && ac->migratetype != MIGRATE_MOVABLE))
4942                         && !gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask)) {
4943                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
4944                                                 alloc_flags, ac,
4945                                                 INIT_COMPACT_PRIORITY,
4946                                                 &compact_result);
4947                 if (page)
4948                         goto got_pg;
4949
4950                 /*
4951                  * Checks for costly allocations with __GFP_NORETRY, which
4952                  * includes some THP page fault allocations
4953                  */
4954                 if (costly_order && (gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
4955                         /*
4956                          * If allocating entire pageblock(s) and compaction
4957                          * failed because all zones are below low watermarks
4958                          * or is prohibited because it recently failed at this
4959                          * order, fail immediately unless the allocator has
4960                          * requested compaction and reclaim retry.
4961                          *
4962                          * Reclaim is
4963                          *  - potentially very expensive because zones are far
4964                          *    below their low watermarks or this is part of very
4965                          *    bursty high order allocations,
4966                          *  - not guaranteed to help because isolate_freepages()
4967                          *    may not iterate over freed pages as part of its
4968                          *    linear scan, and
4969                          *  - unlikely to make entire pageblocks free on its
4970                          *    own.
4971                          */
4972                         if (compact_result == COMPACT_SKIPPED ||
4973                             compact_result == COMPACT_DEFERRED)
4974                                 goto nopage;
4975
4976                         /*
4977                          * Looks like reclaim/compaction is worth trying, but
4978                          * sync compaction could be very expensive, so keep
4979                          * using async compaction.
4980                          */
4981                         compact_priority = INIT_COMPACT_PRIORITY;
4982                 }
4983         }
4984
4985 retry:
4986         /* Ensure kswapd doesn't accidentally go to sleep as long as we loop */
4987         if (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD)
4988                 wake_all_kswapds(order, gfp_mask, ac);
4989
4990         reserve_flags = __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
4991         if (reserve_flags)
4992                 alloc_flags = gfp_to_alloc_flags_cma(gfp_mask, reserve_flags);
4993
4994         /*
4995          * Reset the nodemask and zonelist iterators if memory policies can be
4996          * ignored. These allocations are high priority and system rather than
4997          * user oriented.
4998          */
4999         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) || reserve_flags) {
5000                 ac->nodemask = NULL;
5001                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
5002                                         ac->highest_zoneidx, ac->nodemask);
5003         }
5004
5005         /* Attempt with potentially adjusted zonelist and alloc_flags */
5006         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
5007         if (page)
5008                 goto got_pg;
5009
5010         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
5011         if (!can_direct_reclaim)
5012                 goto nopage;
5013
5014         /* Avoid recursion of direct reclaim */
5015         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
5016                 goto nopage;
5017
5018         /* Try direct reclaim and then allocating */
5019         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
5020                                                         &did_some_progress);
5021         if (page)
5022                 goto got_pg;
5023
5024         /* Try direct compaction and then allocating */
5025         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
5026                                         compact_priority, &compact_result);
5027         if (page)
5028                 goto got_pg;
5029
5030         /* Do not loop if specifically requested */
5031         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
5032                 goto nopage;
5033
5034         /*
5035          * Do not retry costly high order allocations unless they are
5036          * __GFP_RETRY_MAYFAIL
5037          */
5038         if (costly_order && !(gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL))
5039                 goto nopage;
5040
5041         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
5042                                  did_some_progress > 0, &no_progress_loops))
5043                 goto retry;
5044
5045         /*
5046          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
5047          * reclaim is not able to make any progress because the current
5048          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
5049          * of free memory (see __compaction_suitable)
5050          */
5051         if (did_some_progress > 0 &&
5052                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
5053                                 compact_result, &compact_priority,
5054                                 &compaction_retries))
5055                 goto retry;
5056
5057
5058         /* Deal with possible cpuset update races before we start OOM killing */
5059         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
5060                 goto retry_cpuset;
5061
5062         /* Reclaim has failed us, start killing things */
5063         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
5064         if (page)
5065                 goto got_pg;
5066
5067         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
5068         if (tsk_is_oom_victim(current) &&
5069             (alloc_flags & ALLOC_OOM ||
5070              (gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)))
5071                 goto nopage;
5072
5073         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
5074         if (did_some_progress) {
5075                 no_progress_loops = 0;
5076                 goto retry;
5077         }
5078
5079 nopage:
5080         /* Deal with possible cpuset update races before we fail */
5081         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
5082                 goto retry_cpuset;
5083
5084         /*
5085          * Make sure that __GFP_NOFAIL request doesn't leak out and make sure
5086          * we always retry
5087          */
5088         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
5089                 /*
5090                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
5091                  * of any new users that actually require GFP_NOWAIT
5092                  */
5093                 if (WARN_ON_ONCE(!can_direct_reclaim))
5094                         goto fail;
5095
5096                 /*
5097                  * PF_MEMALLOC request from this context is rather bizarre
5098                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
5099                  * for somebody to do a work for us
5100                  */
5101                 WARN_ON_ONCE(current->flags & PF_MEMALLOC);
5102
5103                 /*
5104                  * non failing costly orders are a hard requirement which we
5105                  * are not prepared for much so let's warn about these users
5106                  * so that we can identify them and convert them to something
5107                  * else.
5108                  */
5109                 WARN_ON_ONCE(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
5110
5111                 /*
5112                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
5113                  * reserves but do not use ALLOC_NO_WATERMARKS because this
5114                  * could deplete whole memory reserves which would just make
5115                  * the situation worse
5116                  */
5117                 page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order, ALLOC_HARDER, ac);
5118                 if (page)
5119                         goto got_pg;
5120
5121                 cond_resched();
5122                 goto retry;
5123         }
5124 fail:
5125         warn_alloc(gfp_mask, ac->nodemask,
5126                         "page allocation failure: order:%u", order);
5127 got_pg:
5128         return page;
5129 }
5130
5131 static inline bool prepare_alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
5132                 int preferred_nid, nodemask_t *nodemask,
5133                 struct alloc_context *ac, gfp_t *alloc_gfp,
5134                 unsigned int *alloc_flags)
5135 {
5136         ac->highest_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
5137         ac->zonelist = node_zonelist(preferred_nid, gfp_mask);
5138         ac->nodemask = nodemask;
5139         ac->migratetype = gfp_migratetype(gfp_mask);
5140
5141         if (cpusets_enabled()) {
5142                 *alloc_gfp |= __GFP_HARDWALL;
5143                 /*
5144                  * When we are in the interrupt context, it is irrelevant
5145                  * to the current task context. It means that any node ok.
5146                  */
5147                 if (in_task() && !ac->nodemask)
5148                         ac->nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
5149                 else
5150                         *alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
5151         }
5152
5153         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
5154         fs_reclaim_release(gfp_mask);
5155
5156         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
5157
5158         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
5159                 return false;
5160
5161         *alloc_flags = gfp_to_alloc_flags_cma(gfp_mask, *alloc_flags);
5162
5163         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
5164         ac->spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
5165
5166         /*
5167          * The preferred zone is used for statistics but crucially it is
5168          * also used as the starting point for the zonelist iterator. It
5169          * may get reset for allocations that ignore memory policies.
5170          */
5171         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
5172                                         ac->highest_zoneidx, ac->nodemask);
5173
5174         return true;
5175 }
5176
5177 /*
5178  * __alloc_pages_bulk - Allocate a number of order-0 pages to a list or array
5179  * @gfp: GFP flags for the allocation
5180  * @preferred_nid: The preferred NUMA node ID to allocate from
5181  * @nodemask: Set of nodes to allocate from, may be NULL
5182  * @nr_pages: The number of pages desired on the list or array
5183  * @page_list: Optional list to store the allocated pages
5184  * @page_array: Optional array to store the pages
5185  *
5186  * This is a batched version of the page allocator that attempts to
5187  * allocate nr_pages quickly. Pages are added to page_list if page_list
5188  * is not NULL, otherwise it is assumed that the page_array is valid.
5189  *
5190  * For lists, nr_pages is the number of pages that should be allocated.
5191  *
5192  * For arrays, only NULL elements are populated with pages and nr_pages
5193  * is the maximum number of pages that will be stored in the array.
5194  *
5195  * Returns the number of pages on the list or array.
5196  */
5197 unsigned long __alloc_pages_bulk(gfp_t gfp, int preferred_nid,
5198                         nodemask_t *nodemask, int nr_pages,
5199                         struct list_head *page_list,
5200                         struct page **page_array)
5201 {
5202         struct page *page;
5203         unsigned long flags;
5204         struct zone *zone;
5205         struct zoneref *z;
5206         struct per_cpu_pages *pcp;
5207         struct list_head *pcp_list;
5208         struct alloc_context ac;
5209         gfp_t alloc_gfp;
5210         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
5211         int nr_populated = 0, nr_account = 0;
5212
5213         /*
5214          * Skip populated array elements to determine if any pages need
5215          * to be allocated before disabling IRQs.
5216          */
5217         while (page_array && nr_populated < nr_pages && page_array[nr_populated])
5218                 nr_populated++;
5219
5220         /* No pages requested? */
5221         if (unlikely(nr_pages <= 0))
5222                 goto out;
5223
5224         /* Already populated array? */
5225         if (unlikely(page_array && nr_pages - nr_populated == 0))
5226                 goto out;
5227
5228         /* Bulk allocator does not support memcg accounting. */
5229         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp & __GFP_ACCOUNT))
5230                 goto failed;
5231
5232         /* Use the single page allocator for one page. */
5233         if (nr_pages - nr_populated == 1)
5234                 goto failed;
5235
5236 #ifdef CONFIG_PAGE_OWNER
5237         /*
5238          * PAGE_OWNER may recurse into the allocator to allocate space to
5239          * save the stack with pagesets.lock held. Releasing/reacquiring
5240          * removes much of the performance benefit of bulk allocation so
5241          * force the caller to allocate one page at a time as it'll have
5242          * similar performance to added complexity to the bulk allocator.
5243          */
5244         if (static_branch_unlikely(&page_owner_inited))
5245                 goto failed;
5246 #endif
5247
5248         /* May set ALLOC_NOFRAGMENT, fragmentation will return 1 page. */
5249         gfp &= gfp_allowed_mask;
5250         alloc_gfp = gfp;
5251         if (!prepare_alloc_pages(gfp, 0, preferred_nid, nodemask, &ac, &alloc_gfp, &alloc_flags))
5252                 goto out;
5253         gfp = alloc_gfp;
5254
5255         /* Find an allowed local zone that meets the low watermark. */
5256         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac.zonelist, ac.highest_zoneidx, ac.nodemask) {
5257                 unsigned long mark;
5258
5259                 if (cpusets_enabled() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
5260                     !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp)) {
5261                         continue;
5262                 }
5263
5264                 if (nr_online_nodes > 1 && zone != ac.preferred_zoneref->zone &&
5265                     zone_to_nid(zone) != zone_to_nid(ac.preferred_zoneref->zone)) {
5266                         goto failed;
5267                 }
5268
5269                 mark = wmark_pages(zone, alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) + nr_pages;
5270                 if (zone_watermark_fast(zone, 0,  mark,
5271                                 zonelist_zone_idx(ac.preferred_zoneref),
5272                                 alloc_flags, gfp)) {
5273                         break;
5274                 }
5275         }
5276
5277         /*
5278          * If there are no allowed local zones that meets the watermarks then
5279          * try to allocate a single page and reclaim if necessary.
5280          */
5281         if (unlikely(!zone))
5282                 goto failed;
5283
5284         /* Attempt the batch allocation */
5285         local_lock_irqsave(&pagesets.lock, flags);
5286         pcp = this_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset);
5287         pcp_list = &pcp->lists[order_to_pindex(ac.migratetype, 0)];
5288
5289         while (nr_populated < nr_pages) {
5290
5291                 /* Skip existing pages */
5292                 if (page_array && page_array[nr_populated]) {
5293                         nr_populated++;
5294                         continue;
5295                 }
5296
5297                 page = __rmqueue_pcplist(zone, 0, ac.migratetype, alloc_flags,
5298                                                                 pcp, pcp_list);
5299                 if (unlikely(!page)) {
5300                         /* Try and get at least one page */
5301                         if (!nr_populated)
5302                                 goto failed_irq;
5303                         break;
5304                 }
5305                 nr_account++;
5306
5307                 prep_new_page(page, 0, gfp, 0);
5308                 if (page_list)
5309                         list_add(&page->lru, page_list);
5310                 else
5311                         page_array[nr_populated] = page;
5312                 nr_populated++;
5313         }
5314
5315         local_unlock_irqrestore(&pagesets.lock, flags);
5316
5317         __count_zid_vm_events(PGALLOC, zone_idx(zone), nr_account);
5318         zone_statistics(ac.preferred_zoneref->zone, zone, nr_account);
5319
5320 out:
5321         return nr_populated;
5322
5323 failed_irq:
5324         local_unlock_irqrestore(&pagesets.lock, flags);
5325
5326 failed:
5327         page = __alloc_pages(gfp, 0, preferred_nid, nodemask);
5328         if (page) {
5329                 if (page_list)
5330                         list_add(&page->lru, page_list);
5331                 else
5332                         page_array[nr_populated] = page;
5333                 nr_populated++;
5334         }
5335
5336         goto out;
5337 }
5338 EXPORT_SYMBOL_GPL(__alloc_pages_bulk);
5339
5340 /*
5341  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
5342  */
5343 struct page *__alloc_pages(gfp_t gfp, unsigned int order, int preferred_nid,
5344                                                         nodemask_t *nodemask)
5345 {
5346         struct page *page;
5347         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
5348         gfp_t alloc_gfp; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
5349         struct alloc_context ac = { };
5350
5351         /*
5352          * There are several places where we assume that the order value is sane
5353          * so bail out early if the request is out of bound.
5354          */
5355         if (unlikely(order >= MAX_ORDER)) {
5356                 WARN_ON_ONCE(!(gfp & __GFP_NOWARN));
5357                 return NULL;
5358         }
5359
5360         gfp &= gfp_allowed_mask;
5361         /*
5362          * Apply scoped allocation constraints. This is mainly about GFP_NOFS
5363          * resp. GFP_NOIO which has to be inherited for all allocation requests
5364          * from a particular context which has been marked by
5365          * memalloc_no{fs,io}_{save,restore}. And PF_MEMALLOC_PIN which ensures
5366          * movable zones are not used during allocation.
5367          */
5368         gfp = current_gfp_context(gfp);
5369         alloc_gfp = gfp;
5370         if (!prepare_alloc_pages(gfp, order, preferred_nid, nodemask, &ac,
5371                         &alloc_gfp, &alloc_flags))
5372                 return NULL;
5373
5374         /*
5375          * Forbid the first pass from falling back to types that fragment
5376          * memory until all local zones are considered.
5377          */
5378         alloc_flags |= alloc_flags_nofragment(ac.preferred_zoneref->zone, gfp);
5379
5380         /* First allocation attempt */
5381         page = get_page_from_freelist(alloc_gfp, order, alloc_flags, &ac);
5382         if (likely(page))
5383                 goto out;
5384
5385         alloc_gfp = gfp;
5386         ac.spread_dirty_pages = false;
5387
5388         /*
5389          * Restore the original nodemask if it was potentially replaced with
5390          * &cpuset_current_mems_allowed to optimize the fast-path attempt.
5391          */
5392         ac.nodemask = nodemask;
5393
5394         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_gfp, order, &ac);
5395
5396 out:
5397         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp & __GFP_ACCOUNT) && page &&
5398             unlikely(__memcg_kmem_charge_page(page, gfp, order) != 0)) {
5399                 __free_pages(page, order);
5400                 page = NULL;
5401         }
5402
5403         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_gfp, ac.migratetype);
5404
5405         return page;
5406 }
5407 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages);
5408
5409 struct folio *__folio_alloc(gfp_t gfp, unsigned int order, int preferred_nid,
5410                 nodemask_t *nodemask)
5411 {
5412         struct page *page = __alloc_pages(gfp | __GFP_COMP, order,
5413                         preferred_nid, nodemask);
5414
5415         if (page && order > 1)
5416                 prep_transhuge_page(page);
5417         return (struct folio *)page;
5418 }
5419 EXPORT_SYMBOL(__folio_alloc);
5420
5421 /*
5422  * Common helper functions. Never use with __GFP_HIGHMEM because the returned
5423  * address cannot represent highmem pages. Use alloc_pages and then kmap if
5424  * you need to access high mem.
5425  */
5426 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
5427 {
5428         struct page *page;
5429
5430         page = alloc_pages(gfp_mask & ~__GFP_HIGHMEM, order);
5431         if (!page)
5432                 return 0;
5433         return (unsigned long) page_address(page);
5434 }
5435 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
5436
5437 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
5438 {
5439         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
5440 }
5441 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
5442
5443 /**
5444  * __free_pages - Free pages allocated with alloc_pages().
5445  * @page: The page pointer returned from alloc_pages().
5446  * @order: The order of the allocation.
5447  *
5448  * This function can free multi-page allocations that are not compound
5449  * pages.  It does not check that the @order passed in matches that of
5450  * the allocation, so it is easy to leak memory.  Freeing more memory
5451  * than was allocated will probably emit a warning.
5452  *
5453  * If the last reference to this page is speculative, it will be released
5454  * by put_page() which only frees the first page of a non-compound
5455  * allocation.  To prevent the remaining pages from being leaked, we free
5456  * the subsequent pages here.  If you want to use the page's reference
5457  * count to decide when to free the allocation, you should allocate a
5458  * compound page, and use put_page() instead of __free_pages().
5459  *
5460  * Context: May be called in interrupt context or while holding a normal
5461  * spinlock, but not in NMI context or while holding a raw spinlock.
5462  */
5463 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
5464 {
5465         if (put_page_testzero(page))
5466                 free_the_page(page, order);
5467         else if (!PageHead(page))
5468                 while (order-- > 0)
5469                         free_the_page(page + (1 << order), order);
5470 }
5471 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
5472
5473 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
5474 {
5475         if (addr != 0) {
5476                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
5477                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
5478         }
5479 }
5480
5481 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
5482
5483 /*
5484  * Page Fragment:
5485  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
5486  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
5487  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
5488  *
5489  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
5490  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
5491  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
5492  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
5493  */
5494 static struct page *__page_frag_cache_refill(struct page_frag_cache *nc,
5495                                              gfp_t gfp_mask)
5496 {
5497         struct page *page = NULL;
5498         gfp_t gfp = gfp_mask;
5499
5500 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
5501         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
5502                     __GFP_NOMEMALLOC;
5503         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
5504                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
5505         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
5506 #endif
5507         if (unlikely(!page))
5508                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
5509
5510         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
5511
5512         return page;
5513 }
5514
5515 void __page_frag_cache_drain(struct page *page, unsigned int count)
5516 {
5517         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) == 0, page);
5518
5519         if (page_ref_sub_and_test(page, count))
5520                 free_the_page(page, compound_order(page));
5521 }
5522 EXPORT_SYMBOL(__page_frag_cache_drain);
5523
5524 void *page_frag_alloc_align(struct page_frag_cache *nc,
5525                       unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask,
5526                       unsigned int align_mask)
5527 {
5528         unsigned int size = PAGE_SIZE;
5529         struct page *page;
5530         int offset;
5531
5532         if (unlikely(!nc->va)) {
5533 refill:
5534                 page = __page_frag_cache_refill(nc, gfp_mask);
5535                 if (!page)
5536                         return NULL;
5537
5538 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
5539                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
5540                 size = nc->size;
5541 #endif
5542                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
5543                  * This would break get_page_unless_zero() users.
5544                  */
5545                 page_ref_add(page, PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE);
5546
5547                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
5548                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
5549                 nc->pagecnt_bias = PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1;
5550                 nc->offset = size;
5551         }
5552
5553         offset = nc->offset - fragsz;
5554         if (unlikely(offset < 0)) {
5555                 page = virt_to_page(nc->va);
5556
5557                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
5558                         goto refill;
5559
5560                 if (unlikely(nc->pfmemalloc)) {
5561                         free_the_page(page, compound_order(page));
5562                         goto refill;
5563                 }
5564
5565 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
5566                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
5567                 size = nc->size;
5568 #endif
5569                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
5570                 set_page_count(page, PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1);
5571
5572                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
5573                 nc->pagecnt_bias = PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1;
5574                 offset = size - fragsz;
5575         }
5576
5577         nc->pagecnt_bias--;
5578         offset &= align_mask;
5579         nc->offset = offset;
5580
5581         return nc->va + offset;
5582 }
5583 EXPORT_SYMBOL(page_frag_alloc_align);
5584
5585 /*
5586  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
5587  */
5588 void page_frag_free(void *addr)
5589 {
5590         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
5591
5592         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
5593                 free_the_page(page, compound_order(page));
5594 }
5595 EXPORT_SYMBOL(page_frag_free);
5596
5597 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
5598                 size_t size)
5599 {
5600         if (addr) {
5601                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
5602                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
5603
5604                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
5605                 while (used < alloc_end) {
5606                         free_page(used);
5607                         used += PAGE_SIZE;
5608                 }
5609         }
5610         return (void *)addr;
5611 }
5612
5613 /**
5614  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
5615  * @size: the number of bytes to allocate
5616  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation, must not contain __GFP_COMP
5617  *
5618  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
5619  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
5620  * allocate memory in power-of-two pages.
5621  *
5622  * This function is also limited by MAX_ORDER.
5623  *
5624  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
5625  *
5626  * Return: pointer to the allocated area or %NULL in case of error.
5627  */
5628 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
5629 {
5630         unsigned int order = get_order(size);
5631         unsigned long addr;
5632
5633         if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & (__GFP_COMP | __GFP_HIGHMEM)))
5634                 gfp_mask &= ~(__GFP_COMP | __GFP_HIGHMEM);
5635
5636         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
5637         return make_alloc_exact(addr, order, size);
5638 }
5639 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
5640
5641 /**
5642  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
5643  *                         pages on a node.
5644  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
5645  * @size: the number of bytes to allocate
5646  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation, must not contain __GFP_COMP
5647  *
5648  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
5649  * back.
5650  *
5651  * Return: pointer to the allocated area or %NULL in case of error.
5652  */
5653 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
5654 {
5655         unsigned int order = get_order(size);
5656         struct page *p;
5657
5658         if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & (__GFP_COMP | __GFP_HIGHMEM)))
5659                 gfp_mask &= ~(__GFP_COMP | __GFP_HIGHMEM);
5660
5661         p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
5662         if (!p)
5663                 return NULL;
5664         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
5665 }
5666
5667 /**
5668  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
5669  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
5670  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
5671  *
5672  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
5673  */
5674 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
5675 {
5676         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
5677         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
5678
5679         while (addr < end) {
5680                 free_page(addr);
5681                 addr += PAGE_SIZE;
5682         }
5683 }
5684 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
5685
5686 /**
5687  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
5688  * @offset: The zone index of the highest zone
5689  *
5690  * nr_free_zone_pages() counts the number of pages which are beyond the
5691  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
5692  * zone, the number of pages is calculated as:
5693  *
5694  *     nr_free_zone_pages = managed_pages - high_pages
5695  *
5696  * Return: number of pages beyond high watermark.
5697  */
5698 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
5699 {
5700         struct zoneref *z;
5701         struct zone *zone;
5702
5703         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
5704         unsigned long sum = 0;
5705
5706         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
5707
5708         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
5709                 unsigned long size = zone_managed_pages(zone);
5710                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
5711                 if (size > high)
5712                         sum += size - high;
5713         }
5714
5715         return sum;
5716 }
5717
5718 /**
5719  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
5720  *
5721  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
5722  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
5723  *
5724  * Return: number of pages beyond high watermark within ZONE_DMA and
5725  * ZONE_NORMAL.
5726  */
5727 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
5728 {
5729         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
5730 }
5731 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
5732
5733 static inline void show_node(struct zone *zone)
5734 {
5735         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
5736                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
5737 }
5738
5739 long si_mem_available(void)
5740 {
5741         long available;
5742         unsigned long pagecache;
5743         unsigned long wmark_low = 0;
5744         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
5745         unsigned long reclaimable;
5746         struct zone *zone;
5747         int lru;
5748
5749         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
5750                 pages[lru] = global_node_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
5751
5752         for_each_zone(zone)
5753                 wmark_low += low_wmark_pages(zone);
5754
5755         /*
5756          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
5757          * without causing swapping.
5758          */
5759         available = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
5760
5761         /*
5762          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
5763          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
5764          * low watermark worth of cache, needs to stay.
5765          */
5766         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
5767         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
5768         available += pagecache;
5769
5770         /*
5771          * Part of the reclaimable slab and other kernel memory consists of
5772          * items that are in use, and cannot be freed. Cap this estimate at the
5773          * low watermark.
5774          */
5775         reclaimable = global_node_page_state_pages(NR_SLAB_RECLAIMABLE_B) +
5776                 global_node_page_state(NR_KERNEL_MISC_RECLAIMABLE);
5777         available += reclaimable - min(reclaimable / 2, wmark_low);
5778
5779         if (available < 0)
5780                 available = 0;
5781         return available;
5782 }
5783 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
5784
5785 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
5786 {
5787         val->totalram = totalram_pages();
5788         val->sharedram = global_node_page_state(NR_SHMEM);
5789         val->freeram = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES);
5790         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
5791         val->totalhigh = totalhigh_pages();
5792         val->freehigh = nr_free_highpages();
5793         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
5794 }
5795
5796 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
5797
5798 #ifdef CONFIG_NUMA
5799 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
5800 {
5801         int zone_type;          /* needs to be signed */
5802         unsigned long managed_pages = 0;
5803         unsigned long managed_highpages = 0;
5804         unsigned long free_highpages = 0;
5805         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5806
5807         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
5808                 managed_pages += zone_managed_pages(&pgdat->node_zones[zone_type]);
5809         val->totalram = managed_pages;
5810         val->sharedram = node_page_state(pgdat, NR_SHMEM);
5811         val->freeram = sum_zone_node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
5812 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5813         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
5814                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5815
5816                 if (is_highmem(zone)) {
5817                         managed_highpages += zone_managed_pages(zone);
5818                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
5819                 }
5820         }
5821         val->totalhigh = managed_highpages;
5822         val->freehigh = free_highpages;
5823 #else
5824         val->totalhigh = managed_highpages;
5825         val->freehigh = free_highpages;
5826 #endif
5827         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
5828 }
5829 #endif
5830
5831 /*
5832  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
5833  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
5834  */
5835 static bool show_mem_node_skip(unsigned int flags, int nid, nodemask_t *nodemask)
5836 {
5837         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
5838                 return false;
5839
5840         /*
5841          * no node mask - aka implicit memory numa policy. Do not bother with
5842          * the synchronization - read_mems_allowed_begin - because we do not
5843          * have to be precise here.
5844          */
5845         if (!nodemask)
5846                 nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
5847
5848         return !node_isset(nid, *nodemask);
5849 }
5850
5851 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
5852
5853 static void show_migration_types(unsigned char type)
5854 {
5855         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
5856                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
5857                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
5858                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
5859                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
5860 #ifdef CONFIG_CMA
5861                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
5862 #endif
5863 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
5864                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
5865 #endif
5866         };
5867         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
5868         char *p = tmp;
5869         int i;
5870
5871         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
5872                 if (type & (1 << i))
5873                         *p++ = types[i];
5874         }
5875
5876         *p = '\0';
5877         printk(KERN_CONT "(%s) ", tmp);
5878 }
5879
5880 /*
5881  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
5882  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
5883  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
5884  *
5885  * Bits in @filter:
5886  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
5887  *   cpuset.
5888  */
5889 void show_free_areas(unsigned int filter, nodemask_t *nodemask)
5890 {
5891         unsigned long free_pcp = 0;
5892         int cpu;
5893         struct zone *zone;
5894         pg_data_t *pgdat;
5895
5896         for_each_populated_zone(zone) {
5897                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
5898                         continue;
5899
5900                 for_each_online_cpu(cpu)
5901                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu)->count;
5902         }
5903
5904         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
5905                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
5906                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu\n"
5907                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
5908                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
5909                 " kernel_misc_reclaimable:%lu\n"
5910                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
5911                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
5912                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
5913                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
5914                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
5915                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
5916                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
5917                 global_node_page_state(NR_UNEVICTABLE),
5918                 global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY),
5919                 global_node_page_state(NR_WRITEBACK),
5920                 global_node_page_state_pages(NR_SLAB_RECLAIMABLE_B),
5921                 global_node_page_state_pages(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B),
5922                 global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED),
5923                 global_node_page_state(NR_SHMEM),
5924                 global_node_page_state(NR_PAGETABLE),
5925                 global_zone_page_state(NR_BOUNCE),
5926                 global_node_page_state(NR_KERNEL_MISC_RECLAIMABLE),
5927                 global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES),
5928                 free_pcp,
5929                 global_zone_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
5930
5931         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5932                 if (show_mem_node_skip(filter, pgdat->node_id, nodemask))
5933                         continue;
5934
5935                 printk("Node %d"
5936                         " active_anon:%lukB"
5937                         " inactive_anon:%lukB"
5938                         " active_file:%lukB"
5939                         " inactive_file:%lukB"
5940                         " unevictable:%lukB"
5941                         " isolated(anon):%lukB"
5942                         " isolated(file):%lukB"
5943                         " mapped:%lukB"
5944                         " dirty:%lukB"
5945                         " writeback:%lukB"
5946                         " shmem:%lukB"
5947 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5948                         " shmem_thp: %lukB"
5949                         " shmem_pmdmapped: %lukB"
5950                         " anon_thp: %lukB"
5951 #endif
5952                         " writeback_tmp:%lukB"
5953                         " kernel_stack:%lukB"
5954 #ifdef CONFIG_SHADOW_CALL_STACK
5955                         " shadow_call_stack:%lukB"
5956 #endif
5957                         " pagetables:%lukB"
5958                         " all_unreclaimable? %s"
5959                         "\n",
5960                         pgdat->node_id,
5961                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_ANON)),
5962                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON)),
5963                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE)),
5964                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE)),
5965                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNEVICTABLE)),
5966                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON)),
5967                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE)),
5968                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED)),
5969                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY)),
5970                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK)),
5971                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM)),
5972 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5973                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_THPS)),
5974                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_PMDMAPPED)),
5975                         K(node_page_state(pgdat, NR_ANON_THPS)),
5976 #endif
5977                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK_TEMP)),
5978                         node_page_state(pgdat, NR_KERNEL_STACK_KB),
5979 #ifdef CONFIG_SHADOW_CALL_STACK
5980                         node_page_state(pgdat, NR_KERNEL_SCS_KB),
5981 #endif
5982                         K(node_page_state(pgdat, NR_PAGETABLE)),
5983                         pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ?
5984                                 "yes" : "no");
5985         }
5986
5987         for_each_populated_zone(zone) {
5988                 int i;
5989
5990                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
5991                         continue;
5992
5993                 free_pcp = 0;
5994                 for_each_online_cpu(cpu)
5995                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu)->count;
5996
5997                 show_node(zone);
5998                 printk(KERN_CONT
5999                         "%s"
6000                         " free:%lukB"
6001                         " boost:%lukB"
6002                         " min:%lukB"
6003                         " low:%lukB"
6004                         " high:%lukB"
6005                         " reserved_highatomic:%luKB"
6006                         " active_anon:%lukB"
6007                         " inactive_anon:%lukB"
6008                         " active_file:%lukB"
6009                         " inactive_file:%lukB"
6010                         " unevictable:%lukB"
6011                         " writepending:%lukB"
6012                         " present:%lukB"
6013                         " managed:%lukB"
6014                         " mlocked:%lukB"
6015                         " bounce:%lukB"
6016                         " free_pcp:%lukB"
6017                         " local_pcp:%ukB"
6018                         " free_cma:%lukB"
6019                         "\n",
6020                         zone->name,
6021                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
6022                         K(zone->watermark_boost),
6023                         K(min_wmark_pages(zone)),
6024                         K(low_wmark_pages(zone)),
6025                         K(high_wmark_pages(zone)),
6026                         K(zone->nr_reserved_highatomic),
6027                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON)),
6028                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON)),
6029                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE)),
6030                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE)),
6031                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_UNEVICTABLE)),
6032                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_WRITE_PENDING)),
6033                         K(zone->present_pages),
6034                         K(zone_managed_pages(zone)),
6035                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
6036                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
6037                         K(free_pcp),
6038                         K(this_cpu_read(zone->per_cpu_pageset->count)),
6039                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)));
6040                 printk("lowmem_reserve[]:");
6041                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
6042                         printk(KERN_CONT " %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
6043                 printk(KERN_CONT "\n");
6044         }
6045
6046         for_each_populated_zone(zone) {
6047                 unsigned int order;
6048                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
6049                 unsigned char types[MAX_ORDER];
6050
6051                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
6052                         continue;
6053                 show_node(zone);
6054                 printk(KERN_CONT "%s: ", zone->name);
6055
6056                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6057                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6058                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
6059                         int type;
6060
6061                         nr[order] = area->nr_free;
6062                         total += nr[order] << order;
6063
6064                         types[order] = 0;
6065                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
6066                                 if (!free_area_empty(area, type))
6067                                         types[order] |= 1 << type;
6068                         }
6069                 }
6070                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6071                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6072                         printk(KERN_CONT "%lu*%lukB ",
6073                                nr[order], K(1UL) << order);
6074                         if (nr[order])
6075                                 show_migration_types(types[order]);
6076                 }
6077                 printk(KERN_CONT "= %lukB\n", K(total));
6078         }
6079
6080         hugetlb_show_meminfo();
6081
6082         printk("%ld total pagecache pages\n", global_node_page_state(NR_FILE_PAGES));
6083
6084         show_swap_cache_info();
6085 }
6086
6087 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
6088 {
6089         zoneref->zone = zone;
6090         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
6091 }
6092
6093 /*
6094  * Builds allocation fallback zone lists.
6095  *
6096  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
6097  */
6098 static int build_zonerefs_node(pg_data_t *pgdat, struct zoneref *zonerefs)
6099 {
6100         struct zone *zone;
6101         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
6102         int nr_zones = 0;
6103
6104         do {
6105                 zone_type--;
6106                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
6107                 if (managed_zone(zone)) {
6108                         zoneref_set_zone(zone, &zonerefs[nr_zones++]);
6109                         check_highest_zone(zone_type);
6110                 }
6111         } while (zone_type);
6112
6113         return nr_zones;
6114 }
6115
6116 #ifdef CONFIG_NUMA
6117
6118 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
6119 {
6120         /*
6121          * We used to support different zonelists modes but they turned
6122          * out to be just not useful. Let's keep the warning in place
6123          * if somebody still use the cmd line parameter so that we do
6124          * not fail it silently
6125          */
6126         if (!(*s == 'd' || *s == 'D' || *s == 'n' || *s == 'N')) {
6127                 pr_warn("Ignoring unsupported numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
6128                 return -EINVAL;
6129         }
6130         return 0;
6131 }
6132
6133 char numa_zonelist_order[] = "Node";
6134
6135 /*
6136  * sysctl handler for numa_zonelist_order
6137  */
6138 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
6139                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6140 {
6141         if (write)
6142                 return __parse_numa_zonelist_order(buffer);
6143         return proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
6144 }
6145
6146
6147 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
6148 static int node_load[MAX_NUMNODES];
6149
6150 /**
6151  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
6152  * @node: node whose fallback list we're appending
6153  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
6154  *
6155  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
6156  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
6157  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
6158  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
6159  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
6160  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
6161  * on them otherwise.
6162  *
6163  * Return: node id of the found node or %NUMA_NO_NODE if no node is found.
6164  */
6165 int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
6166 {
6167         int n, val;
6168         int min_val = INT_MAX;
6169         int best_node = NUMA_NO_NODE;
6170
6171         /* Use the local node if we haven't already */
6172         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
6173                 node_set(node, *used_node_mask);
6174                 return node;
6175         }
6176
6177         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
6178
6179                 /* Don't want a node to appear more than once */
6180                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
6181                         continue;
6182
6183                 /* Use the distance array to find the distance */
6184                 val = node_distance(node, n);
6185
6186                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
6187                 val += (n < node);
6188
6189                 /* Give preference to headless and unused nodes */
6190                 if (!cpumask_empty(cpumask_of_node(n)))
6191                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
6192
6193                 /* Slight preference for less loaded node */
6194                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
6195                 val += node_load[n];
6196
6197                 if (val < min_val) {
6198                         min_val = val;
6199                         best_node = n;
6200                 }
6201         }
6202
6203         if (best_node >= 0)
6204                 node_set(best_node, *used_node_mask);
6205
6206         return best_node;
6207 }
6208
6209
6210 /*
6211  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
6212  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
6213  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
6214  */
6215 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int *node_order,
6216                 unsigned nr_nodes)
6217 {
6218         struct zoneref *zonerefs;
6219         int i;
6220
6221         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
6222
6223         for (i = 0; i < nr_nodes; i++) {
6224                 int nr_zones;
6225
6226                 pg_data_t *node = NODE_DATA(node_order[i]);
6227
6228                 nr_zones = build_zonerefs_node(node, zonerefs);
6229                 zonerefs += nr_zones;
6230         }
6231         zonerefs->zone = NULL;
6232         zonerefs->zone_idx = 0;
6233 }
6234
6235 /*
6236  * Build gfp_thisnode zonelists
6237  */
6238 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
6239 {
6240         struct zoneref *zonerefs;
6241         int nr_zones;
6242
6243         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_NOFALLBACK]._zonerefs;
6244         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
6245         zonerefs += nr_zones;
6246         zonerefs->zone = NULL;
6247         zonerefs->zone_idx = 0;
6248 }
6249
6250 /*
6251  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
6252  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
6253  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
6254  * may still exist in local DMA zone.
6255  */
6256
6257 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
6258 {
6259         static int node_order[MAX_NUMNODES];
6260         int node, load, nr_nodes = 0;
6261         nodemask_t used_mask = NODE_MASK_NONE;
6262         int local_node, prev_node;
6263
6264         /* NUMA-aware ordering of nodes */
6265         local_node = pgdat->node_id;
6266         load = nr_online_nodes;
6267         prev_node = local_node;
6268
6269         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
6270         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
6271                 /*
6272                  * We don't want to pressure a particular node.
6273                  * So adding penalty to the first node in same
6274                  * distance group to make it round-robin.
6275                  */
6276                 if (node_distance(local_node, node) !=
6277                     node_distance(local_node, prev_node))
6278                         node_load[node] += load;
6279
6280                 node_order[nr_nodes++] = node;
6281                 prev_node = node;
6282                 load--;
6283         }
6284
6285         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node_order, nr_nodes);
6286         build_thisnode_zonelists(pgdat);
6287         pr_info("Fallback order for Node %d: ", local_node);
6288         for (node = 0; node < nr_nodes; node++)
6289                 pr_cont("%d ", node_order[node]);
6290         pr_cont("\n");
6291 }
6292
6293 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
6294 /*
6295  * Return node id of node used for "local" allocations.
6296  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
6297  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
6298  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
6299  */
6300 int local_memory_node(int node)
6301 {
6302         struct zoneref *z;
6303
6304         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
6305                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
6306                                    NULL);
6307         return zone_to_nid(z->zone);
6308 }
6309 #endif
6310
6311 static void setup_min_unmapped_ratio(void);
6312 static void setup_min_slab_ratio(void);
6313 #else   /* CONFIG_NUMA */
6314
6315 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
6316 {
6317         int node, local_node;
6318         struct zoneref *zonerefs;
6319         int nr_zones;
6320
6321         local_node = pgdat->node_id;
6322
6323         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
6324         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
6325         zonerefs += nr_zones;
6326
6327         /*
6328          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
6329          * of all the other nodes.
6330          * We don't want to pressure a particular node, so when
6331          * building the zones for node N, we make sure that the
6332          * zones coming right after the local ones are those from
6333          * node N+1 (modulo N)
6334          */
6335         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
6336                 if (!node_online(node))
6337                         continue;
6338                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
6339                 zonerefs += nr_zones;
6340         }
6341         for (node = 0; node < local_node; node++) {
6342                 if (!node_online(node))
6343                         continue;
6344                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
6345                 zonerefs += nr_zones;
6346         }
6347
6348         zonerefs->zone = NULL;
6349         zonerefs->zone_idx = 0;
6350 }
6351
6352 #endif  /* CONFIG_NUMA */
6353
6354 /*
6355  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
6356  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
6357  * that an item put on a list will immediately be handed over to
6358  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
6359  * with interrupts disabled.
6360  *
6361  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
6362  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
6363  * hotplugged processors.
6364  *
6365  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
6366  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
6367  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
6368  */
6369 static void per_cpu_pages_init(struct per_cpu_pages *pcp, struct per_cpu_zonestat *pzstats);
6370 /* These effectively disable the pcplists in the boot pageset completely */
6371 #define BOOT_PAGESET_HIGH       0
6372 #define BOOT_PAGESET_BATCH      1
6373 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pages, boot_pageset);
6374 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_zonestat, boot_zonestats);
6375 DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_nodestat, boot_nodestats);
6376
6377 static void __build_all_zonelists(void *data)
6378 {
6379         int nid;
6380         int __maybe_unused cpu;
6381         pg_data_t *self = data;
6382         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
6383
6384         spin_lock(&lock);
6385
6386 #ifdef CONFIG_NUMA
6387         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
6388 #endif
6389
6390         /*
6391          * This node is hotadded and no memory is yet present.   So just
6392          * building zonelists is fine - no need to touch other nodes.
6393          */
6394         if (self && !node_online(self->node_id)) {
6395                 build_zonelists(self);
6396         } else {
6397                 /*
6398                  * All possible nodes have pgdat preallocated
6399                  * in free_area_init
6400                  */
6401                 for_each_node(nid) {
6402                         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6403
6404                         build_zonelists(pgdat);
6405                 }
6406
6407 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
6408                 /*
6409                  * We now know the "local memory node" for each node--
6410                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
6411                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
6412                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
6413                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
6414                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
6415                  */
6416                 for_each_online_cpu(cpu)
6417                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
6418 #endif
6419         }
6420
6421         spin_unlock(&lock);
6422 }
6423
6424 static noinline void __init
6425 build_all_zonelists_init(void)
6426 {
6427         int cpu;
6428
6429         __build_all_zonelists(NULL);
6430
6431         /*
6432          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
6433          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
6434          * each zone will be allocated later when the per cpu
6435          * allocator is available.
6436          *
6437          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
6438          * cpus if the system is already booted because the pagesets
6439          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
6440          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
6441          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
6442          * (a chicken-egg dilemma).
6443          */
6444         for_each_possible_cpu(cpu)
6445                 per_cpu_pages_init(&per_cpu(boot_pageset, cpu), &per_cpu(boot_zonestats, cpu));
6446
6447         mminit_verify_zonelist();
6448         cpuset_init_current_mems_allowed();
6449 }
6450
6451 /*
6452  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
6453  *
6454  * __ref due to call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
6455  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
6456  */
6457 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat)
6458 {
6459         unsigned long vm_total_pages;
6460
6461         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
6462                 build_all_zonelists_init();
6463         } else {
6464                 __build_all_zonelists(pgdat);
6465                 /* cpuset refresh routine should be here */
6466         }
6467         /* Get the number of free pages beyond high watermark in all zones. */
6468         vm_total_pages = nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
6469         /*
6470          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
6471          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
6472          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
6473          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
6474          * disabled and enable it later
6475          */
6476         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
6477                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
6478         else
6479                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
6480
6481         pr_info("Built %u zonelists, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
6482                 nr_online_nodes,
6483                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
6484                 vm_total_pages);
6485 #ifdef CONFIG_NUMA
6486         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
6487 #endif
6488 }
6489
6490 /* If zone is ZONE_MOVABLE but memory is mirrored, it is an overlapped init */
6491 static bool __meminit
6492 overlap_memmap_init(unsigned long zone, unsigned long *pfn)
6493 {
6494         static struct memblock_region *r;
6495
6496         if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
6497                 if (!r || *pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
6498                         for_each_mem_region(r) {
6499                                 if (*pfn < memblock_region_memory_end_pfn(r))
6500                                         break;
6501                         }
6502                 }
6503                 if (*pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
6504                     memblock_is_mirror(r)) {
6505                         *pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
6506                         return true;
6507                 }
6508         }
6509         return false;
6510 }
6511
6512 /*
6513  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
6514  * up by memblock_free_all() once the early boot process is
6515  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
6516  *
6517  * All aligned pageblocks are initialized to the specified migratetype
6518  * (usually MIGRATE_MOVABLE). Besides setting the migratetype, no related
6519  * zone stats (e.g., nr_isolate_pageblock) are touched.
6520  */
6521 void __meminit memmap_init_range(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
6522                 unsigned long start_pfn, unsigned long zone_end_pfn,
6523                 enum meminit_context context,
6524                 struct vmem_altmap *altmap, int migratetype)
6525 {
6526         unsigned long pfn, end_pfn = start_pfn + size;
6527         struct page *page;
6528
6529         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
6530                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
6531
6532 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
6533         /*
6534          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
6535          * memory. We limit the total number of pages to initialize to just
6536          * those that might contain the memory mapping. We will defer the
6537          * ZONE_DEVICE page initialization until after we have released
6538          * the hotplug lock.
6539          */
6540         if (zone == ZONE_DEVICE) {
6541                 if (!altmap)
6542                         return;
6543
6544                 if (start_pfn == altmap->base_pfn)
6545                         start_pfn += altmap->reserve;
6546                 end_pfn = altmap->base_pfn + vmem_altmap_offset(altmap);
6547         }
6548 #endif
6549
6550         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; ) {
6551                 /*
6552                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
6553                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
6554                  */
6555                 if (context == MEMINIT_EARLY) {
6556                         if (overlap_memmap_init(zone, &pfn))
6557                                 continue;
6558                         if (defer_init(nid, pfn, zone_end_pfn))
6559                                 break;
6560                 }
6561
6562                 page = pfn_to_page(pfn);
6563                 __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
6564                 if (context == MEMINIT_HOTPLUG)
6565                         __SetPageReserved(page);
6566
6567                 /*
6568                  * Usually, we want to mark the pageblock MIGRATE_MOVABLE,
6569                  * such that unmovable allocations won't be scattered all
6570                  * over the place during system boot.
6571                  */
6572                 if (IS_ALIGNED(pfn, pageblock_nr_pages)) {
6573                         set_pageblock_migratetype(page, migratetype);
6574                         cond_resched();
6575                 }
6576                 pfn++;
6577         }
6578 }
6579
6580 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
6581 static void __ref __init_zone_device_page(struct page *page, unsigned long pfn,
6582                                           unsigned long zone_idx, int nid,
6583                                           struct dev_pagemap *pgmap)
6584 {
6585
6586         __init_single_page(page, pfn, zone_idx, nid);
6587
6588         /*
6589          * Mark page reserved as it will need to wait for onlining
6590          * phase for it to be fully associated with a zone.
6591          *
6592          * We can use the non-atomic __set_bit operation for setting
6593          * the flag as we are still initializing the pages.
6594          */
6595         __SetPageReserved(page);
6596
6597         /*
6598          * ZONE_DEVICE pages union ->lru with a ->pgmap back pointer
6599          * and zone_device_data.  It is a bug if a ZONE_DEVICE page is
6600          * ever freed or placed on a driver-private list.
6601          */
6602         page->pgmap = pgmap;
6603         page->zone_device_data = NULL;
6604
6605         /*
6606          * Mark the block movable so that blocks are reserved for
6607          * movable at startup. This will force kernel allocations
6608          * to reserve their blocks rather than leaking throughout
6609          * the address space during boot when many long-lived
6610          * kernel allocations are made.
6611          *
6612          * Please note that MEMINIT_HOTPLUG path doesn't clear memmap
6613          * because this is done early in section_activate()
6614          */
6615         if (IS_ALIGNED(pfn, pageblock_nr_pages)) {
6616                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
6617                 cond_resched();
6618         }
6619 }
6620
6621 static void __ref memmap_init_compound(struct page *head,
6622                                        unsigned long head_pfn,
6623                                        unsigned long zone_idx, int nid,
6624                                        struct dev_pagemap *pgmap,
6625                                        unsigned long nr_pages)
6626 {
6627         unsigned long pfn, end_pfn = head_pfn + nr_pages;
6628         unsigned int order = pgmap->vmemmap_shift;
6629
6630         __SetPageHead(head);
6631         for (pfn = head_pfn + 1; pfn < end_pfn; pfn++) {
6632                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6633
6634                 __init_zone_device_page(page, pfn, zone_idx, nid, pgmap);
6635                 prep_compound_tail(head, pfn - head_pfn);
6636                 set_page_count(page, 0);
6637
6638                 /*
6639                  * The first tail page stores compound_mapcount_ptr() and
6640                  * compound_order() and the second tail page stores
6641                  * compound_pincount_ptr(). Call prep_compound_head() after
6642                  * the first and second tail pages have been initialized to
6643                  * not have the data overwritten.
6644                  */
6645                 if (pfn == head_pfn + 2)
6646                         prep_compound_head(head, order);
6647         }
6648 }
6649
6650 void __ref memmap_init_zone_device(struct zone *zone,
6651                                    unsigned long start_pfn,
6652                                    unsigned long nr_pages,
6653                                    struct dev_pagemap *pgmap)
6654 {
6655         unsigned long pfn, end_pfn = start_pfn + nr_pages;
6656         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
6657         struct vmem_altmap *altmap = pgmap_altmap(pgmap);
6658         unsigned int pfns_per_compound = pgmap_vmemmap_nr(pgmap);
6659         unsigned long zone_idx = zone_idx(zone);
6660         unsigned long start = jiffies;
6661         int nid = pgdat->node_id;
6662
6663         if (WARN_ON_ONCE(!pgmap || zone_idx(zone) != ZONE_DEVICE))
6664                 return;
6665
6666         /*
6667          * The call to memmap_init should have already taken care
6668          * of the pages reserved for the memmap, so we can just jump to
6669          * the end of that region and start processing the device pages.
6670          */
6671         if (altmap) {
6672                 start_pfn = altmap->base_pfn + vmem_altmap_offset(altmap);
6673                 nr_pages = end_pfn - start_pfn;
6674         }
6675
6676         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pfns_per_compound) {
6677                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6678
6679                 __init_zone_device_page(page, pfn, zone_idx, nid, pgmap);
6680
6681                 if (pfns_per_compound == 1)
6682                         continue;
6683
6684                 memmap_init_compound(page, pfn, zone_idx, nid, pgmap,
6685                                      pfns_per_compound);
6686         }
6687
6688         pr_info("%s initialised %lu pages in %ums\n", __func__,
6689                 nr_pages, jiffies_to_msecs(jiffies - start));
6690 }
6691
6692 #endif
6693 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
6694 {
6695         unsigned int order, t;
6696         for_each_migratetype_order(order, t) {
6697                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
6698                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
6699         }
6700 }
6701
6702 /*
6703  * Only struct pages that correspond to ranges defined by memblock.memory
6704  * are zeroed and initialized by going through __init_single_page() during
6705  * memmap_init_zone_range().
6706  *
6707  * But, there could be struct pages that correspond to holes in
6708  * memblock.memory. This can happen because of the following reasons:
6709  * - physical memory bank size is not necessarily the exact multiple of the
6710  *   arbitrary section size
6711  * - early reserved memory may not be listed in memblock.memory
6712  * - memory layouts defined with memmap= kernel parameter may not align
6713  *   nicely with memmap sections
6714  *
6715  * Explicitly initialize those struct pages so that:
6716  * - PG_Reserved is set
6717  * - zone and node links point to zone and node that span the page if the
6718  *   hole is in the middle of a zone
6719  * - zone and node links point to adjacent zone/node if the hole falls on
6720  *   the zone boundary; the pages in such holes will be prepended to the
6721  *   zone/node above the hole except for the trailing pages in the last
6722  *   section that will be appended to the zone/node below.
6723  */
6724 static void __init init_unavailable_range(unsigned long spfn,
6725                                           unsigned long epfn,
6726                                           int zone, int node)
6727 {
6728         unsigned long pfn;
6729         u64 pgcnt = 0;
6730
6731         for (pfn = spfn; pfn < epfn; pfn++) {
6732                 if (!pfn_valid(ALIGN_DOWN(pfn, pageblock_nr_pages))) {
6733                         pfn = ALIGN_DOWN(pfn, pageblock_nr_pages)
6734                                 + pageblock_nr_pages - 1;
6735                         continue;
6736                 }
6737                 __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, node);
6738                 __SetPageReserved(pfn_to_page(pfn));
6739                 pgcnt++;
6740         }
6741
6742         if (pgcnt)
6743                 pr_info("On node %d, zone %s: %lld pages in unavailable ranges",
6744                         node, zone_names[zone], pgcnt);
6745 }
6746
6747 static void __init memmap_init_zone_range(struct zone *zone,
6748                                           unsigned long start_pfn,
6749                                           unsigned long end_pfn,
6750                                           unsigned long *hole_pfn)
6751 {
6752         unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
6753         unsigned long zone_end_pfn = zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
6754         int nid = zone_to_nid(zone), zone_id = zone_idx(zone);
6755
6756         start_pfn = clamp(start_pfn, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6757         end_pfn = clamp(end_pfn, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6758
6759         if (start_pfn >= end_pfn)
6760                 return;
6761
6762         memmap_init_range(end_pfn - start_pfn, nid, zone_id, start_pfn,
6763                           zone_end_pfn, MEMINIT_EARLY, NULL, MIGRATE_MOVABLE);
6764
6765         if (*hole_pfn < start_pfn)
6766                 init_unavailable_range(*hole_pfn, start_pfn, zone_id, nid);
6767
6768         *hole_pfn = end_pfn;
6769 }
6770
6771 static void __init memmap_init(void)
6772 {
6773         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6774         unsigned long hole_pfn = 0;
6775         int i, j, zone_id = 0, nid;
6776
6777         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
6778                 struct pglist_data *node = NODE_DATA(nid);
6779
6780                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6781                         struct zone *zone = node->node_zones + j;
6782
6783                         if (!populated_zone(zone))
6784                                 continue;
6785
6786                         memmap_init_zone_range(zone, start_pfn, end_pfn,
6787                                                &hole_pfn);
6788                         zone_id = j;
6789                 }
6790         }
6791
6792 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6793         /*
6794          * Initialize the memory map for hole in the range [memory_end,
6795          * section_end].
6796          * Append the pages in this hole to the highest zone in the last
6797          * node.
6798          * The call to init_unavailable_range() is outside the ifdef to
6799          * silence the compiler warining about zone_id set but not used;
6800          * for FLATMEM it is a nop anyway
6801          */
6802         end_pfn = round_up(end_pfn, PAGES_PER_SECTION);
6803         if (hole_pfn < end_pfn)
6804 #endif
6805                 init_unavailable_range(hole_pfn, end_pfn, zone_id, nid);
6806 }
6807
6808 void __init *memmap_alloc(phys_addr_t size, phys_addr_t align,
6809                           phys_addr_t min_addr, int nid, bool exact_nid)
6810 {
6811         void *ptr;
6812
6813         if (exact_nid)
6814                 ptr = memblock_alloc_exact_nid_raw(size, align, min_addr,
6815                                                    MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE,
6816                                                    nid);
6817         else
6818                 ptr = memblock_alloc_try_nid_raw(size, align, min_addr,
6819                                                  MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE,
6820                                                  nid);
6821
6822         if (ptr && size > 0)
6823                 page_init_poison(ptr, size);
6824
6825         return ptr;
6826 }
6827
6828 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
6829 {
6830 #ifdef CONFIG_MMU
6831         int batch;
6832
6833         /*
6834          * The number of pages to batch allocate is either ~0.1%
6835          * of the zone or 1MB, whichever is smaller. The batch
6836          * size is striking a balance between allocation latency
6837          * and zone lock contention.
6838          */
6839         batch = min(zone_managed_pages(zone) >> 10, (1024 * 1024) / PAGE_SIZE);
6840         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
6841         if (batch < 1)
6842                 batch = 1;
6843
6844         /*
6845          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
6846          * of 2 value was found to be more likely to have
6847          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
6848          *
6849          * For example if 2 tasks are alternately allocating
6850          * batches of pages, one task can end up with a lot
6851          * of pages of one half of the possible page colors
6852          * and the other with pages of the other colors.
6853          */
6854         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
6855
6856         return batch;
6857
6858 #else
6859         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
6860          * conditions.
6861          *
6862          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
6863          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
6864          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
6865          *
6866          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
6867          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
6868          * can be a significant delay between the individual batches being
6869          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
6870          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
6871          */
6872         return 0;
6873 #endif
6874 }
6875
6876 static int zone_highsize(struct zone *zone, int batch, int cpu_online)
6877 {
6878 #ifdef CONFIG_MMU
6879         int high;
6880         int nr_split_cpus;
6881         unsigned long total_pages;
6882
6883         if (!percpu_pagelist_high_fraction) {
6884                 /*
6885                  * By default, the high value of the pcp is based on the zone
6886                  * low watermark so that if they are full then background
6887                  * reclaim will not be started prematurely.
6888                  */
6889                 total_pages = low_wmark_pages(zone);
6890         } else {
6891                 /*
6892                  * If percpu_pagelist_high_fraction is configured, the high
6893                  * value is based on a fraction of the managed pages in the
6894                  * zone.
6895                  */
6896                 total_pages = zone_managed_pages(zone) / percpu_pagelist_high_fraction;
6897         }
6898
6899         /*
6900          * Split the high value across all online CPUs local to the zone. Note
6901          * that early in boot that CPUs may not be online yet and that during
6902          * CPU hotplug that the cpumask is not yet updated when a CPU is being
6903          * onlined. For memory nodes that have no CPUs, split pcp->high across
6904          * all online CPUs to mitigate the risk that reclaim is triggered
6905          * prematurely due to pages stored on pcp lists.
6906          */
6907         nr_split_cpus = cpumask_weight(cpumask_of_node(zone_to_nid(zone))) + cpu_online;
6908         if (!nr_split_cpus)
6909                 nr_split_cpus = num_online_cpus();
6910         high = total_pages / nr_split_cpus;
6911
6912         /*
6913          * Ensure high is at least batch*4. The multiple is based on the
6914          * historical relationship between high and batch.
6915          */
6916         high = max(high, batch << 2);
6917
6918         return high;
6919 #else
6920         return 0;
6921 #endif
6922 }
6923
6924 /*
6925  * pcp->high and pcp->batch values are related and generally batch is lower
6926  * than high. They are also related to pcp->count such that count is lower
6927  * than high, and as soon as it reaches high, the pcplist is flushed.
6928  *
6929  * However, guaranteeing these relations at all times would require e.g. write
6930  * barriers here but also careful usage of read barriers at the read side, and
6931  * thus be prone to error and bad for performance. Thus the update only prevents
6932  * store tearing. Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they
6933  * can cope with those fields changing asynchronously, and fully trust only the
6934  * pcp->count field on the local CPU with interrupts disabled.
6935  *
6936  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
6937  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
6938  * exist).
6939  */
6940 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
6941                 unsigned long batch)
6942 {
6943         WRITE_ONCE(pcp->batch, batch);
6944         WRITE_ONCE(pcp->high, high);
6945 }
6946
6947 static void per_cpu_pages_init(struct per_cpu_pages *pcp, struct per_cpu_zonestat *pzstats)
6948 {
6949         int pindex;
6950
6951         memset(pcp, 0, sizeof(*pcp));
6952         memset(pzstats, 0, sizeof(*pzstats));
6953
6954         for (pindex = 0; pindex < NR_PCP_LISTS; pindex++)
6955                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[pindex]);
6956
6957         /*
6958          * Set batch and high values safe for a boot pageset. A true percpu
6959          * pageset's initialization will update them subsequently. Here we don't
6960          * need to be as careful as pageset_update() as nobody can access the
6961          * pageset yet.
6962          */
6963         pcp->high = BOOT_PAGESET_HIGH;
6964         pcp->batch = BOOT_PAGESET_BATCH;
6965         pcp->free_factor = 0;
6966 }
6967
6968 static void __zone_set_pageset_high_and_batch(struct zone *zone, unsigned long high,
6969                 unsigned long batch)
6970 {
6971         struct per_cpu_pages *pcp;
6972         int cpu;
6973
6974         for_each_possible_cpu(cpu) {
6975                 pcp = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu);
6976                 pageset_update(pcp, high, batch);
6977         }
6978 }
6979
6980 /*
6981  * Calculate and set new high and batch values for all per-cpu pagesets of a
6982  * zone based on the zone's size.
6983  */
6984 static void zone_set_pageset_high_and_batch(struct zone *zone, int cpu_online)
6985 {
6986         int new_high, new_batch;
6987
6988         new_batch = max(1, zone_batchsize(zone));
6989         new_high = zone_highsize(zone, new_batch, cpu_online);
6990
6991         if (zone->pageset_high == new_high &&
6992             zone->pageset_batch == new_batch)
6993                 return;
6994
6995         zone->pageset_high = new_high;
6996         zone->pageset_batch = new_batch;
6997
6998         __zone_set_pageset_high_and_batch(zone, new_high, new_batch);
6999 }
7000
7001 void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
7002 {
7003         int cpu;
7004
7005         /* Size may be 0 on !SMP && !NUMA */
7006         if (sizeof(struct per_cpu_zonestat) > 0)
7007                 zone->per_cpu_zonestats = alloc_percpu(struct per_cpu_zonestat);
7008
7009         zone->per_cpu_pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pages);
7010         for_each_possible_cpu(cpu) {
7011                 struct per_cpu_pages *pcp;
7012                 struct per_cpu_zonestat *pzstats;
7013
7014                 pcp = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu);
7015                 pzstats = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_zonestats, cpu);
7016                 per_cpu_pages_init(pcp, pzstats);
7017         }
7018
7019         zone_set_pageset_high_and_batch(zone, 0);
7020 }
7021
7022 /*
7023  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
7024  * Before this call only boot pagesets were available.
7025  */
7026 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
7027 {
7028         struct pglist_data *pgdat;
7029         struct zone *zone;
7030         int __maybe_unused cpu;
7031
7032         for_each_populated_zone(zone)
7033                 setup_zone_pageset(zone);
7034
7035 #ifdef CONFIG_NUMA
7036         /*
7037          * Unpopulated zones continue using the boot pagesets.
7038          * The numa stats for these pagesets need to be reset.
7039          * Otherwise, they will end up skewing the stats of
7040          * the nodes these zones are associated with.
7041          */
7042         for_each_possible_cpu(cpu) {
7043                 struct per_cpu_zonestat *pzstats = &per_cpu(boot_zonestats, cpu);
7044                 memset(pzstats->vm_numa_event, 0,
7045                        sizeof(pzstats->vm_numa_event));
7046         }
7047 #endif
7048
7049         for_each_online_pgdat(pgdat)
7050                 pgdat->per_cpu_nodestats =
7051                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
7052 }
7053
7054 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
7055 {
7056         /*
7057          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
7058          * relies on the ability of the linker to provide the
7059          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
7060          */
7061         zone->per_cpu_pageset = &boot_pageset;
7062         zone->per_cpu_zonestats = &boot_zonestats;
7063         zone->pageset_high = BOOT_PAGESET_HIGH;
7064         zone->pageset_batch = BOOT_PAGESET_BATCH;
7065
7066         if (populated_zone(zone))
7067                 pr_debug("  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n", zone->name,
7068                          zone->present_pages, zone_batchsize(zone));
7069 }
7070
7071 void __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
7072                                         unsigned long zone_start_pfn,
7073                                         unsigned long size)
7074 {
7075         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
7076         int zone_idx = zone_idx(zone) + 1;
7077
7078         if (zone_idx > pgdat->nr_zones)
7079                 pgdat->nr_zones = zone_idx;
7080
7081         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
7082
7083         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
7084                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
7085                         pgdat->node_id,
7086                         (unsigned long)zone_idx(zone),
7087                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
7088
7089         zone_init_free_lists(zone);
7090         zone->initialized = 1;
7091 }
7092
7093 /**
7094  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
7095  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
7096  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
7097  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
7098  *
7099  * It returns the start and end page frame of a node based on information
7100  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
7101  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
7102  * PFNs will be 0.
7103  */
7104 void __init get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
7105                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
7106 {
7107         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
7108         int i;
7109
7110         *start_pfn = -1UL;
7111         *end_pfn = 0;
7112
7113         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
7114                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
7115                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
7116         }
7117
7118         if (*start_pfn == -1UL)
7119                 *start_pfn = 0;
7120 }
7121
7122 /*
7123  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
7124  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
7125  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
7126  */
7127 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
7128 {
7129         int zone_index;
7130         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
7131                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
7132                         continue;
7133
7134                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
7135                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
7136                         break;
7137         }
7138
7139         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
7140         movable_zone = zone_index;
7141 }
7142
7143 /*
7144  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
7145  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
7146  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
7147  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
7148  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
7149  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
7150  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
7151  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
7152  */
7153 static void __init adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
7154                                         unsigned long zone_type,
7155                                         unsigned long node_start_pfn,
7156                                         unsigned long node_end_pfn,
7157                                         unsigned long *zone_start_pfn,
7158                                         unsigned long *zone_end_pfn)
7159 {
7160         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
7161         if (zone_movable_pfn[nid]) {
7162                 /* Size ZONE_MOVABLE */
7163                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
7164                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
7165                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
7166                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
7167
7168                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
7169                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
7170                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
7171                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
7172                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
7173
7174                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
7175                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
7176                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
7177         }
7178 }
7179
7180 /*
7181  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
7182  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
7183  */
7184 static unsigned long __init zone_spanned_pages_in_node(int nid,
7185                                         unsigned long zone_type,
7186                                         unsigned long node_start_pfn,
7187                                         unsigned long node_end_pfn,
7188                                         unsigned long *zone_start_pfn,
7189                                         unsigned long *zone_end_pfn)
7190 {
7191         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
7192         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
7193         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
7194         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
7195                 return 0;
7196
7197         /* Get the start and end of the zone */
7198         *zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
7199         *zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
7200         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
7201                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
7202                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
7203
7204         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
7205         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
7206                 return 0;
7207
7208         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
7209         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
7210         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
7211
7212         /* Return the spanned pages */
7213         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
7214 }
7215
7216 /*
7217  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
7218  * then all holes in the requested range will be accounted for.
7219  */
7220 unsigned long __init __absent_pages_in_range(int nid,
7221                                 unsigned long range_start_pfn,
7222                                 unsigned long range_end_pfn)
7223 {
7224         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
7225         unsigned long start_pfn, end_pfn;
7226         int i;
7227
7228         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
7229                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
7230                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
7231                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
7232         }
7233         return nr_absent;
7234 }
7235
7236 /**
7237  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
7238  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
7239  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
7240  *
7241  * Return: the number of pages frames in memory holes within a range.
7242  */
7243 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
7244                                                         unsigned long end_pfn)
7245 {
7246         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
7247 }
7248
7249 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
7250 static unsigned long __init zone_absent_pages_in_node(int nid,
7251                                         unsigned long zone_type,
7252                                         unsigned long node_start_pfn,
7253                                         unsigned long node_end_pfn)
7254 {
7255         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
7256         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
7257         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
7258         unsigned long nr_absent;
7259
7260         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
7261         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
7262                 return 0;
7263
7264         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
7265         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
7266
7267         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
7268                         node_start_pfn, node_end_pfn,
7269                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
7270         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
7271
7272         /*
7273          * ZONE_MOVABLE handling.
7274          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
7275          * and vice versa.
7276          */
7277         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
7278                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
7279                 struct memblock_region *r;
7280
7281                 for_each_mem_region(r) {
7282                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
7283                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
7284                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
7285                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
7286
7287                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
7288                             memblock_is_mirror(r))
7289                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
7290
7291                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
7292                             !memblock_is_mirror(r))
7293                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
7294                 }
7295         }
7296
7297         return nr_absent;
7298 }
7299
7300 static void __init calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
7301                                                 unsigned long node_start_pfn,
7302                                                 unsigned long node_end_pfn)
7303 {
7304         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
7305         enum zone_type i;
7306
7307         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
7308                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
7309                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
7310                 unsigned long spanned, absent;
7311                 unsigned long size, real_size;
7312
7313                 spanned = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
7314                                                      node_start_pfn,
7315                                                      node_end_pfn,
7316                                                      &zone_start_pfn,
7317                                                      &zone_end_pfn);
7318                 absent = zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
7319                                                    node_start_pfn,
7320                                                    node_end_pfn);
7321
7322                 size = spanned;
7323                 real_size = size - absent;
7324
7325                 if (size)
7326                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
7327                 else
7328                         zone->zone_start_pfn = 0;
7329                 zone->spanned_pages = size;
7330                 zone->present_pages = real_size;
7331 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
7332                 zone->present_early_pages = real_size;
7333 #endif
7334
7335                 totalpages += size;
7336                 realtotalpages += real_size;
7337         }
7338
7339         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
7340         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
7341         pr_debug("On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id, realtotalpages);
7342 }
7343
7344 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
7345 /*
7346  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
7347  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
7348  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
7349  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
7350  * bytes.
7351  */
7352 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
7353 {
7354         unsigned long usemapsize;
7355
7356         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
7357         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
7358         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
7359         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
7360         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
7361
7362         return usemapsize / 8;
7363 }
7364
7365 static void __ref setup_usemap(struct zone *zone)
7366 {
7367         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone->zone_start_pfn,
7368                                                zone->spanned_pages);
7369         zone->pageblock_flags = NULL;
7370         if (usemapsize) {
7371                 zone->pageblock_flags =
7372                         memblock_alloc_node(usemapsize, SMP_CACHE_BYTES,
7373                                             zone_to_nid(zone));
7374                 if (!zone->pageblock_flags)
7375                         panic("Failed to allocate %ld bytes for zone %s pageblock flags on node %d\n",
7376                               usemapsize, zone->name, zone_to_nid(zone));
7377         }
7378 }
7379 #else
7380 static inline void setup_usemap(struct zone *zone) {}
7381 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
7382
7383 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
7384
7385 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
7386 void __init set_pageblock_order(void)
7387 {
7388         unsigned int order = MAX_ORDER - 1;
7389
7390         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
7391         if (pageblock_order)
7392                 return;
7393
7394         /* Don't let pageblocks exceed the maximum allocation granularity. */
7395         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT && HUGETLB_PAGE_ORDER < order)
7396                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
7397
7398         /*
7399          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
7400          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
7401          * powerpc.
7402          */
7403         pageblock_order = order;
7404 }
7405 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
7406
7407 /*
7408  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
7409  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
7410  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
7411  * the kernel config
7412  */
7413 void __init set_pageblock_order(void)
7414 {
7415 }
7416
7417 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
7418
7419 static unsigned long __init calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
7420                                                 unsigned long present_pages)
7421 {
7422         unsigned long pages = spanned_pages;
7423
7424         /*
7425          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
7426          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
7427          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
7428          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
7429          * populated regions may not be naturally aligned on page boundary.
7430          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
7431          */
7432         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
7433             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
7434                 pages = present_pages;
7435
7436         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
7437 }
7438
7439 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
7440 static void pgdat_init_split_queue(struct pglist_data *pgdat)
7441 {
7442         struct deferred_split *ds_queue = &pgdat->deferred_split_queue;
7443
7444         spin_lock_init(&ds_queue->split_queue_lock);
7445         INIT_LIST_HEAD(&ds_queue->split_queue);
7446         ds_queue->split_queue_len = 0;
7447 }
7448 #else
7449 static void pgdat_init_split_queue(struct pglist_data *pgdat) {}
7450 #endif
7451
7452 #ifdef CONFIG_COMPACTION
7453 static void pgdat_init_kcompactd(struct pglist_data *pgdat)
7454 {
7455         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
7456 }
7457 #else
7458 static void pgdat_init_kcompactd(struct pglist_data *pgdat) {}
7459 #endif
7460
7461 static void __meminit pgdat_init_internals(struct pglist_data *pgdat)
7462 {
7463         int i;
7464
7465         pgdat_resize_init(pgdat);
7466
7467         pgdat_init_split_queue(pgdat);
7468         pgdat_init_kcompactd(pgdat);
7469
7470         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
7471         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
7472
7473         for (i = 0; i < NR_VMSCAN_THROTTLE; i++)
7474                 init_waitqueue_head(&pgdat->reclaim_wait[i]);
7475
7476         pgdat_page_ext_init(pgdat);
7477         lruvec_init(&pgdat->__lruvec);
7478 }
7479
7480 static void __meminit zone_init_internals(struct zone *zone, enum zone_type idx, int nid,
7481                                                         unsigned long remaining_pages)
7482 {
7483         atomic_long_set(&zone->managed_pages, remaining_pages);
7484         zone_set_nid(zone, nid);
7485         zone->name = zone_names[idx];
7486         zone->zone_pgdat = NODE_DATA(nid);
7487         spin_lock_init(&zone->lock);
7488         zone_seqlock_init(zone);
7489         zone_pcp_init(zone);
7490 }
7491
7492 /*
7493  * Set up the zone data structures
7494  * - init pgdat internals
7495  * - init all zones belonging to this node
7496  *
7497  * NOTE: this function is only called during memory hotplug
7498  */
7499 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7500 void __ref free_area_init_core_hotplug(struct pglist_data *pgdat)
7501 {
7502         int nid = pgdat->node_id;
7503         enum zone_type z;
7504         int cpu;
7505
7506         pgdat_init_internals(pgdat);
7507
7508         if (pgdat->per_cpu_nodestats == &boot_nodestats)
7509                 pgdat->per_cpu_nodestats = alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
7510
7511         /*
7512          * Reset the nr_zones, order and highest_zoneidx before reuse.
7513          * Note that kswapd will init kswapd_highest_zoneidx properly
7514          * when it starts in the near future.
7515          */
7516         pgdat->nr_zones = 0;
7517         pgdat->kswapd_order = 0;
7518         pgdat->kswapd_highest_zoneidx = 0;
7519         pgdat->node_start_pfn = 0;
7520         for_each_online_cpu(cpu) {
7521                 struct per_cpu_nodestat *p;
7522
7523                 p = per_cpu_ptr(pgdat->per_cpu_nodestats, cpu);
7524                 memset(p, 0, sizeof(*p));
7525         }
7526
7527         for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++)
7528                 zone_init_internals(&pgdat->node_zones[z], z, nid, 0);
7529 }
7530 #endif
7531
7532 /*
7533  * Set up the zone data structures:
7534  *   - mark all pages reserved
7535  *   - mark all memory queues empty
7536  *   - clear the memory bitmaps
7537  *
7538  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
7539  * NOTE: this function is only called during early init.
7540  */
7541 static void __init free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
7542 {
7543         enum zone_type j;
7544         int nid = pgdat->node_id;
7545
7546         pgdat_init_internals(pgdat);
7547         pgdat->per_cpu_nodestats = &boot_nodestats;
7548
7549         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
7550                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
7551                 unsigned long size, freesize, memmap_pages;
7552
7553                 size = zone->spanned_pages;
7554                 freesize = zone->present_pages;
7555
7556                 /*
7557                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
7558                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
7559                  * and per-cpu initialisations
7560                  */
7561                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, freesize);
7562                 if (!is_highmem_idx(j)) {
7563                         if (freesize >= memmap_pages) {
7564                                 freesize -= memmap_pages;
7565                                 if (memmap_pages)
7566                                         pr_debug("  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
7567                                                  zone_names[j], memmap_pages);
7568                         } else
7569                                 pr_warn("  %s zone: %lu memmap pages exceeds freesize %lu\n",
7570                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
7571                 }
7572
7573                 /* Account for reserved pages */
7574                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
7575                         freesize -= dma_reserve;
7576                         pr_debug("  %s zone: %lu pages reserved\n", zone_names[0], dma_reserve);
7577                 }
7578
7579                 if (!is_highmem_idx(j))
7580                         nr_kernel_pages += freesize;
7581                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
7582                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
7583                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
7584                 nr_all_pages += freesize;
7585
7586                 /*
7587                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
7588                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
7589                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
7590                  */
7591                 zone_init_internals(zone, j, nid, freesize);
7592
7593                 if (!size)
7594                         continue;
7595
7596                 set_pageblock_order();
7597                 setup_usemap(zone);
7598                 init_currently_empty_zone(zone, zone->zone_start_pfn, size);
7599         }
7600 }
7601
7602 #ifdef CONFIG_FLATMEM
7603 static void __init alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
7604 {
7605         unsigned long __maybe_unused start = 0;
7606         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
7607
7608         /* Skip empty nodes */
7609         if (!pgdat->node_spanned_pages)
7610                 return;
7611
7612         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
7613         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
7614         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
7615         if (!pgdat->node_mem_map) {
7616                 unsigned long size, end;
7617                 struct page *map;
7618
7619                 /*
7620                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
7621                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
7622                  * for the buddy allocator to function correctly.
7623                  */
7624                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
7625                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
7626                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
7627                 map = memmap_alloc(size, SMP_CACHE_BYTES, MEMBLOCK_LOW_LIMIT,
7628                                    pgdat->node_id, false);
7629                 if (!map)
7630                         panic("Failed to allocate %ld bytes for node %d memory map\n",
7631                               size, pgdat->node_id);
7632                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
7633         }
7634         pr_debug("%s: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
7635                                 __func__, pgdat->node_id, (unsigned long)pgdat,
7636                                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
7637 #ifndef CONFIG_NUMA
7638         /*
7639          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
7640          */
7641         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
7642                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
7643                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
7644                         mem_map -= offset;
7645         }
7646 #endif
7647 }
7648 #else
7649 static inline void alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat) { }
7650 #endif /* CONFIG_FLATMEM */
7651
7652 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
7653 static inline void pgdat_set_deferred_range(pg_data_t *pgdat)
7654 {
7655         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
7656 }
7657 #else
7658 static inline void pgdat_set_deferred_range(pg_data_t *pgdat) {}
7659 #endif
7660
7661 static void __init free_area_init_node(int nid)
7662 {
7663         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
7664         unsigned long start_pfn = 0;
7665         unsigned long end_pfn = 0;
7666
7667         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
7668         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
7669
7670         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
7671
7672         pgdat->node_id = nid;
7673         pgdat->node_start_pfn = start_pfn;
7674         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
7675
7676         if (start_pfn != end_pfn) {
7677                 pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
7678                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
7679                         end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
7680         } else {
7681                 pr_info("Initmem setup node %d as memoryless\n", nid);
7682         }
7683
7684         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn);
7685
7686         alloc_node_mem_map(pgdat);
7687         pgdat_set_deferred_range(pgdat);
7688
7689         free_area_init_core(pgdat);
7690 }
7691
7692 static void __init free_area_init_memoryless_node(int nid)
7693 {
7694         free_area_init_node(nid);
7695 }
7696
7697 #if MAX_NUMNODES > 1
7698 /*
7699  * Figure out the number of possible node ids.
7700  */
7701 void __init setup_nr_node_ids(void)
7702 {
7703         unsigned int highest;
7704
7705         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
7706         nr_node_ids = highest + 1;
7707 }
7708 #endif
7709
7710 /**
7711  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
7712  *
7713  * This function should be called after node map is populated and sorted.
7714  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
7715  * all the nodes.
7716  *
7717  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
7718  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
7719  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
7720  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
7721  *
7722  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
7723  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
7724  * populated node map.
7725  *
7726  * Return: the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
7727  * requirement (single node).
7728  */
7729 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
7730 {
7731         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
7732         unsigned long start, end, mask;
7733         int last_nid = NUMA_NO_NODE;
7734         int i, nid;
7735
7736         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
7737                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
7738                         last_nid = nid;
7739                         last_end = end;
7740                         continue;
7741                 }
7742
7743                 /*
7744                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
7745                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
7746                  * too coarse to separate the current node from the last.
7747                  */
7748                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
7749                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
7750                         mask <<= 1;
7751
7752                 /* accumulate all internode masks */
7753                 accl_mask |= mask;
7754         }
7755
7756         /* convert mask to number of pages */
7757         return ~accl_mask + 1;
7758 }
7759
7760 /**
7761  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
7762  *
7763  * Return: the minimum PFN based on information provided via
7764  * memblock_set_node().
7765  */
7766 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
7767 {
7768         return PHYS_PFN(memblock_start_of_DRAM());
7769 }
7770
7771 /*
7772  * early_calculate_totalpages()
7773  * Sum pages in active regions for movable zone.
7774  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
7775  */
7776 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
7777 {
7778         unsigned long totalpages = 0;
7779         unsigned long start_pfn, end_pfn;
7780         int i, nid;
7781
7782         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
7783                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
7784
7785                 totalpages += pages;
7786                 if (pages)
7787                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
7788         }
7789         return totalpages;
7790 }
7791
7792 /*
7793  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
7794  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
7795  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
7796  * others
7797  */
7798 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
7799 {
7800         int i, nid;
7801         unsigned long usable_startpfn;
7802         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
7803         /* save the state before borrow the nodemask */
7804         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
7805         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
7806         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
7807         struct memblock_region *r;
7808
7809         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
7810         find_usable_zone_for_movable();
7811
7812         /*
7813          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
7814          * options.
7815          */
7816         if (movable_node_is_enabled()) {
7817                 for_each_mem_region(r) {
7818                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
7819                                 continue;
7820
7821                         nid = memblock_get_region_node(r);
7822
7823                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
7824                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
7825                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
7826                                 usable_startpfn;
7827                 }
7828
7829                 goto out2;
7830         }
7831
7832         /*
7833          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
7834          */
7835         if (mirrored_kernelcore) {
7836                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
7837
7838                 for_each_mem_region(r) {
7839                         if (memblock_is_mirror(r))
7840                                 continue;
7841
7842                         nid = memblock_get_region_node(r);
7843
7844                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
7845
7846                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
7847                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
7848                                 continue;
7849                         }
7850
7851                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
7852                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
7853                                 usable_startpfn;
7854                 }
7855
7856                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
7857                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.\n");
7858
7859                 goto out2;
7860         }
7861
7862         /*
7863          * If kernelcore=nn% or movablecore=nn% was specified, calculate the
7864          * amount of necessary memory.
7865          */
7866         if (required_kernelcore_percent)
7867                 required_kernelcore = (totalpages * 100 * required_kernelcore_percent) /
7868                                        10000UL;
7869         if (required_movablecore_percent)
7870                 required_movablecore = (totalpages * 100 * required_movablecore_percent) /
7871                                         10000UL;
7872
7873         /*
7874          * If movablecore= was specified, calculate what size of
7875          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
7876          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
7877          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
7878          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
7879          * what movablecore would have allowed.
7880          */
7881         if (required_movablecore) {
7882                 unsigned long corepages;
7883
7884                 /*
7885                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
7886                  * was requested by the user
7887                  */
7888                 required_movablecore =
7889                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
7890                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
7891                 corepages = totalpages - required_movablecore;
7892
7893                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
7894         }
7895
7896         /*
7897          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
7898          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
7899          */
7900         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
7901                 goto out;
7902
7903         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
7904         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
7905
7906 restart:
7907         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
7908         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
7909         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
7910                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
7911
7912                 /*
7913                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
7914                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
7915                  * amount of memory for the kernel
7916                  */
7917                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
7918                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
7919
7920                 /*
7921                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
7922                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
7923                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
7924                  */
7925                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
7926
7927                 /* Go through each range of PFNs within this node */
7928                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
7929                         unsigned long size_pages;
7930
7931                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
7932                         if (start_pfn >= end_pfn)
7933                                 continue;
7934
7935                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
7936                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
7937                                 unsigned long kernel_pages;
7938                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
7939                                                                 - start_pfn;
7940
7941                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
7942                                                         kernelcore_remaining);
7943                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
7944                                                         required_kernelcore);
7945
7946                                 /* Continue if range is now fully accounted */
7947                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
7948
7949                                         /*
7950                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
7951                                          * that if we have to rebalance
7952                                          * kernelcore across nodes, we will
7953                                          * not double account here
7954                                          */
7955                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
7956                                         continue;
7957                                 }
7958                                 start_pfn = usable_startpfn;
7959                         }
7960
7961                         /*
7962                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
7963                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
7964                          * number of pages used as kernelcore
7965                          */
7966                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
7967                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
7968                                 size_pages = kernelcore_remaining;
7969                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
7970
7971                         /*
7972                          * Some kernelcore has been met, update counts and
7973                          * break if the kernelcore for this node has been
7974                          * satisfied
7975                          */
7976                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
7977                                                                 size_pages);
7978                         kernelcore_remaining -= size_pages;
7979                         if (!kernelcore_remaining)
7980                                 break;
7981                 }
7982         }
7983
7984         /*
7985          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
7986          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
7987          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
7988          * satisfied
7989          */
7990         usable_nodes--;
7991         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
7992                 goto restart;
7993
7994 out2:
7995         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
7996         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++) {
7997                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
7998
7999                 zone_movable_pfn[nid] =
8000                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
8001
8002                 get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
8003                 if (zone_movable_pfn[nid] >= end_pfn)
8004                         zone_movable_pfn[nid] = 0;
8005         }
8006
8007 out:
8008         /* restore the node_state */
8009         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
8010 }
8011
8012 /* Any regular or high memory on that node ? */
8013 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
8014 {
8015         enum zone_type zone_type;
8016
8017         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
8018                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
8019                 if (populated_zone(zone)) {
8020                         if (IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM))
8021                                 node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
8022                         if (zone_type <= ZONE_NORMAL)
8023                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
8024                         break;
8025                 }
8026         }
8027 }
8028
8029 /*
8030  * Some architectures, e.g. ARC may have ZONE_HIGHMEM below ZONE_NORMAL. For
8031  * such cases we allow max_zone_pfn sorted in the descending order
8032  */
8033 bool __weak arch_has_descending_max_zone_pfns(void)
8034 {
8035         return false;
8036 }
8037
8038 /**
8039  * free_area_init - Initialise all pg_data_t and zone data
8040  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
8041  *
8042  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
8043  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
8044  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
8045  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
8046  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
8047  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
8048  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
8049  * at arch_max_dma_pfn.
8050  */
8051 void __init free_area_init(unsigned long *max_zone_pfn)
8052 {
8053         unsigned long start_pfn, end_pfn;
8054         int i, nid, zone;
8055         bool descending;
8056
8057         /* Record where the zone boundaries are */
8058         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
8059                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
8060         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
8061                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
8062
8063         start_pfn = find_min_pfn_with_active_regions();
8064         descending = arch_has_descending_max_zone_pfns();
8065
8066         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
8067                 if (descending)
8068                         zone = MAX_NR_ZONES - i - 1;
8069                 else
8070                         zone = i;
8071
8072                 if (zone == ZONE_MOVABLE)
8073                         continue;
8074
8075                 end_pfn = max(max_zone_pfn[zone], start_pfn);
8076                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone] = start_pfn;
8077                 arch_zone_highest_possible_pfn[zone] = end_pfn;
8078
8079                 start_pfn = end_pfn;
8080         }
8081
8082         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
8083         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
8084         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
8085
8086         /* Print out the zone ranges */
8087         pr_info("Zone ranges:\n");
8088         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
8089                 if (i == ZONE_MOVABLE)
8090                         continue;
8091                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
8092                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
8093                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
8094                         pr_cont("empty\n");
8095                 else
8096                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
8097                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
8098                                         << PAGE_SHIFT,
8099                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
8100                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
8101         }
8102
8103         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
8104         pr_info("Movable zone start for each node\n");
8105         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
8106                 if (zone_movable_pfn[i])
8107                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
8108                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
8109         }
8110
8111         /*
8112          * Print out the early node map, and initialize the
8113          * subsection-map relative to active online memory ranges to
8114          * enable future "sub-section" extensions of the memory map.
8115          */
8116         pr_info("Early memory node ranges\n");
8117         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
8118                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
8119                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
8120                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
8121                 subsection_map_init(start_pfn, end_pfn - start_pfn);
8122         }
8123
8124         /* Initialise every node */
8125         mminit_verify_pageflags_layout();
8126         setup_nr_node_ids();
8127         for_each_node(nid) {
8128                 pg_data_t *pgdat;
8129
8130                 if (!node_online(nid)) {
8131                         pr_info("Initializing node %d as memoryless\n", nid);
8132
8133                         /* Allocator not initialized yet */
8134                         pgdat = arch_alloc_nodedata(nid);
8135                         if (!pgdat) {
8136                                 pr_err("Cannot allocate %zuB for node %d.\n",
8137                                                 sizeof(*pgdat), nid);
8138                                 continue;
8139                         }
8140                         arch_refresh_nodedata(nid, pgdat);
8141                         free_area_init_memoryless_node(nid);
8142
8143                         /*
8144                          * We do not want to confuse userspace by sysfs
8145                          * files/directories for node without any memory
8146                          * attached to it, so this node is not marked as
8147                          * N_MEMORY and not marked online so that no sysfs
8148                          * hierarchy will be created via register_one_node for
8149                          * it. The pgdat will get fully initialized by
8150                          * hotadd_init_pgdat() when memory is hotplugged into
8151                          * this node.
8152                          */
8153                         continue;
8154                 }
8155
8156                 pgdat = NODE_DATA(nid);
8157                 free_area_init_node(nid);
8158
8159                 /* Any memory on that node */
8160                 if (pgdat->node_present_pages)
8161                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
8162                 check_for_memory(pgdat, nid);
8163         }
8164
8165         memmap_init();
8166 }
8167
8168 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core,
8169                                      unsigned long *percent)
8170 {
8171         unsigned long long coremem;
8172         char *endptr;
8173
8174         if (!p)
8175                 return -EINVAL;
8176
8177         /* Value may be a percentage of total memory, otherwise bytes */
8178         coremem = simple_strtoull(p, &endptr, 0);
8179         if (*endptr == '%') {
8180                 /* Paranoid check for percent values greater than 100 */
8181                 WARN_ON(coremem > 100);
8182
8183                 *percent = coremem;
8184         } else {
8185                 coremem = memparse(p, &p);
8186                 /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
8187                 WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
8188
8189                 *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
8190                 *percent = 0UL;
8191         }
8192         return 0;
8193 }
8194
8195 /*
8196  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
8197  * cannot be reclaimed or migrated.
8198  */
8199 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
8200 {
8201         /* parse kernelcore=mirror */
8202         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
8203                 mirrored_kernelcore = true;
8204                 return 0;
8205         }
8206
8207         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore,
8208                                   &required_kernelcore_percent);
8209 }
8210
8211 /*
8212  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
8213  * can be reclaimed or migrated.
8214  */
8215 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
8216 {
8217         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore,
8218                                   &required_movablecore_percent);
8219 }
8220
8221 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
8222 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
8223
8224 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
8225 {
8226         atomic_long_add(count, &page_zone(page)->managed_pages);
8227         totalram_pages_add(count);
8228 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
8229         if (PageHighMem(page))
8230                 totalhigh_pages_add(count);
8231 #endif
8232 }
8233 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
8234
8235 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, const char *s)
8236 {
8237         void *pos;
8238         unsigned long pages = 0;
8239
8240         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
8241         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
8242         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
8243                 struct page *page = virt_to_page(pos);
8244                 void *direct_map_addr;
8245
8246                 /*
8247                  * 'direct_map_addr' might be different from 'pos'
8248                  * because some architectures' virt_to_page()
8249                  * work with aliases.  Getting the direct map
8250                  * address ensures that we get a _writeable_
8251                  * alias for the memset().
8252                  */
8253                 direct_map_addr = page_address(page);
8254                 /*
8255                  * Perform a kasan-unchecked memset() since this memory
8256                  * has not been initialized.
8257                  */
8258                 direct_map_addr = kasan_reset_tag(direct_map_addr);
8259                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
8260                         memset(direct_map_addr, poison, PAGE_SIZE);
8261
8262                 free_reserved_page(page);
8263         }
8264
8265         if (pages && s)
8266                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK\n", s, K(pages));
8267
8268         return pages;
8269 }
8270
8271 void __init mem_init_print_info(void)
8272 {
8273         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
8274         unsigned long init_code_size, init_data_size;
8275
8276         physpages = get_num_physpages();
8277         codesize = _etext - _stext;
8278         datasize = _edata - _sdata;
8279         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
8280         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
8281         init_data_size = __init_end - __init_begin;
8282         init_code_size = _einittext - _sinittext;
8283
8284         /*
8285          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
8286          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
8287          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
8288          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
8289          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
8290          */
8291 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
8292         do { \
8293                 if (&start[0] <= &pos[0] && &pos[0] < &end[0] && size > adj) \
8294                         size -= adj; \
8295         } while (0)
8296
8297         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
8298                      _sinittext, init_code_size);
8299         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
8300         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
8301         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
8302         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
8303
8304 #undef  adj_init_size
8305
8306         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
8307 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
8308                 ", %luK highmem"
8309 #endif
8310                 ")\n",
8311                 K(nr_free_pages()), K(physpages),
8312                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
8313                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
8314                 K(physpages - totalram_pages() - totalcma_pages),
8315                 K(totalcma_pages)
8316 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
8317                 , K(totalhigh_pages())
8318 #endif
8319                 );
8320 }
8321
8322 /**
8323  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
8324  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
8325  *
8326  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
8327  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
8328  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
8329  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
8330  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
8331  * smaller per-cpu batchsize.
8332  */
8333 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
8334 {
8335         dma_reserve = new_dma_reserve;
8336 }
8337
8338 static int page_alloc_cpu_dead(unsigned int cpu)
8339 {
8340         struct zone *zone;
8341
8342         lru_add_drain_cpu(cpu);
8343         drain_pages(cpu);
8344
8345         /*
8346          * Spill the event counters of the dead processor
8347          * into the current processors event counters.
8348          * This artificially elevates the count of the current
8349          * processor.
8350          */
8351         vm_events_fold_cpu(cpu);
8352
8353         /*
8354          * Zero the differential counters of the dead processor
8355          * so that the vm statistics are consistent.
8356          *
8357          * This is only okay since the processor is dead and cannot
8358          * race with what we are doing.
8359          */
8360         cpu_vm_stats_fold(cpu);
8361
8362         for_each_populated_zone(zone)
8363                 zone_pcp_update(zone, 0);
8364
8365         return 0;
8366 }
8367
8368 static int page_alloc_cpu_online(unsigned int cpu)
8369 {
8370         struct zone *zone;
8371
8372         for_each_populated_zone(zone)
8373                 zone_pcp_update(zone, 1);
8374         return 0;
8375 }
8376
8377 #ifdef CONFIG_NUMA
8378 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
8379
8380 static int __init set_hashdist(char *str)
8381 {
8382         if (!str)
8383                 return 0;
8384         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
8385         return 1;
8386 }
8387 __setup("hashdist=", set_hashdist);
8388 #endif
8389
8390 void __init page_alloc_init(void)
8391 {
8392         int ret;
8393
8394 #ifdef CONFIG_NUMA
8395         if (num_node_state(N_MEMORY) == 1)
8396                 hashdist = 0;
8397 #endif
8398
8399         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_PAGE_ALLOC,
8400                                         "mm/page_alloc:pcp",
8401                                         page_alloc_cpu_online,
8402                                         page_alloc_cpu_dead);
8403         WARN_ON(ret < 0);
8404 }
8405
8406 /*
8407  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
8408  *      or min_free_kbytes changes.
8409  */
8410 static void calculate_totalreserve_pages(void)
8411 {
8412         struct pglist_data *pgdat;
8413         unsigned long reserve_pages = 0;
8414         enum zone_type i, j;
8415
8416         for_each_online_pgdat(pgdat) {
8417
8418                 pgdat->totalreserve_pages = 0;
8419
8420                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
8421                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
8422                         long max = 0;
8423                         unsigned long managed_pages = zone_managed_pages(zone);
8424
8425                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
8426                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
8427                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
8428                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
8429                         }
8430
8431                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
8432                         max += high_wmark_pages(zone);
8433
8434                         if (max > managed_pages)
8435                                 max = managed_pages;
8436
8437                         pgdat->totalreserve_pages += max;
8438
8439                         reserve_pages += max;
8440                 }
8441         }
8442         totalreserve_pages = reserve_pages;
8443 }
8444
8445 /*
8446  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
8447  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
8448  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
8449  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
8450  */
8451 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
8452 {
8453         struct pglist_data *pgdat;
8454         enum zone_type i, j;
8455
8456         for_each_online_pgdat(pgdat) {
8457                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES - 1; i++) {
8458                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[i];
8459                         int ratio = sysctl_lowmem_reserve_ratio[i];
8460                         bool clear = !ratio || !zone_managed_pages(zone);
8461                         unsigned long managed_pages = 0;
8462
8463                         for (j = i + 1; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
8464                                 struct zone *upper_zone = &pgdat->node_zones[j];
8465
8466                                 managed_pages += zone_managed_pages(upper_zone);
8467
8468                                 if (clear)
8469                                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
8470                                 else
8471                                         zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages / ratio;
8472                         }
8473                 }
8474         }
8475
8476         /* update totalreserve_pages */
8477         calculate_totalreserve_pages();
8478 }
8479
8480 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
8481 {
8482         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
8483         unsigned long lowmem_pages = 0;
8484         struct zone *zone;
8485         unsigned long flags;
8486
8487         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
8488         for_each_zone(zone) {
8489                 if (!is_highmem(zone))
8490                         lowmem_pages += zone_managed_pages(zone);
8491         }
8492
8493         for_each_zone(zone) {
8494                 u64 tmp;
8495
8496                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
8497                 tmp = (u64)pages_min * zone_managed_pages(zone);
8498                 do_div(tmp, lowmem_pages);
8499                 if (is_highmem(zone)) {
8500                         /*
8501                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
8502                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
8503                          * value here.
8504                          *
8505                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
8506                          * deltas control async page reclaim, and so should
8507                          * not be capped for highmem.
8508                          */
8509                         unsigned long min_pages;
8510
8511                         min_pages = zone_managed_pages(zone) / 1024;
8512                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
8513                         zone->_watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
8514                 } else {
8515                         /*
8516                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
8517                          * proportionate to the zone's size.
8518                          */
8519                         zone->_watermark[WMARK_MIN] = tmp;
8520                 }
8521
8522                 /*
8523                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
8524                  * scale factor in proportion to available memory, but
8525                  * ensure a minimum size on small systems.
8526                  */
8527                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
8528                             mult_frac(zone_managed_pages(zone),
8529                                       watermark_scale_factor, 10000));
8530
8531                 zone->watermark_boost = 0;
8532                 zone->_watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
8533                 zone->_watermark[WMARK_HIGH] = low_wmark_pages(zone) + tmp;
8534                 zone->_watermark[WMARK_PROMO] = high_wmark_pages(zone) + tmp;
8535
8536                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
8537         }
8538
8539         /* update totalreserve_pages */
8540         calculate_totalreserve_pages();
8541 }
8542
8543 /**
8544  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
8545  * or when memory is hot-{added|removed}
8546  *
8547  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
8548  * correctly with respect to min_free_kbytes.
8549  */
8550 void setup_per_zone_wmarks(void)
8551 {
8552         struct zone *zone;
8553         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
8554
8555         spin_lock(&lock);
8556         __setup_per_zone_wmarks();
8557         spin_unlock(&lock);
8558
8559         /*
8560          * The watermark size have changed so update the pcpu batch
8561          * and high limits or the limits may be inappropriate.
8562          */
8563         for_each_zone(zone)
8564                 zone_pcp_update(zone, 0);
8565 }
8566
8567 /*
8568  * Initialise min_free_kbytes.
8569  *
8570  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
8571  * we want it large (256MB max).  But it is not linear, because network
8572  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
8573  *
8574  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
8575  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
8576  *
8577  * which yields
8578  *
8579  * 16MB:        512k
8580  * 32MB:        724k
8581  * 64MB:        1024k
8582  * 128MB:       1448k
8583  * 256MB:       2048k
8584  * 512MB:       2896k
8585  * 1024MB:      4096k
8586  * 2048MB:      5792k
8587  * 4096MB:      8192k
8588  * 8192MB:      11584k
8589  * 16384MB:     16384k
8590  */
8591 void calculate_min_free_kbytes(void)
8592 {
8593         unsigned long lowmem_kbytes;
8594         int new_min_free_kbytes;
8595
8596         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
8597         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
8598
8599         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes)
8600                 min_free_kbytes = clamp(new_min_free_kbytes, 128, 262144);
8601         else
8602                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
8603                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
8604
8605 }
8606
8607 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
8608 {
8609         calculate_min_free_kbytes();
8610         setup_per_zone_wmarks();
8611         refresh_zone_stat_thresholds();
8612         setup_per_zone_lowmem_reserve();
8613
8614 #ifdef CONFIG_NUMA
8615         setup_min_unmapped_ratio();
8616         setup_min_slab_ratio();
8617 #endif
8618
8619         khugepaged_min_free_kbytes_update();
8620
8621         return 0;
8622 }
8623 postcore_initcall(init_per_zone_wmark_min)
8624
8625 /*
8626  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
8627  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
8628  *      changes.
8629  */
8630 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8631                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8632 {
8633         int rc;
8634
8635         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8636         if (rc)
8637                 return rc;
8638
8639         if (write) {
8640                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
8641                 setup_per_zone_wmarks();
8642         }
8643         return 0;
8644 }
8645
8646 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8647                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8648 {
8649         int rc;
8650
8651         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8652         if (rc)
8653                 return rc;
8654
8655         if (write)
8656                 setup_per_zone_wmarks();
8657
8658         return 0;
8659 }
8660
8661 #ifdef CONFIG_NUMA
8662 static void setup_min_unmapped_ratio(void)
8663 {
8664         pg_data_t *pgdat;
8665         struct zone *zone;
8666
8667         for_each_online_pgdat(pgdat)
8668                 pgdat->min_unmapped_pages = 0;
8669
8670         for_each_zone(zone)
8671                 zone->zone_pgdat->min_unmapped_pages += (zone_managed_pages(zone) *
8672                                                          sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
8673 }
8674
8675
8676 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8677                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8678 {
8679         int rc;
8680
8681         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8682         if (rc)
8683                 return rc;
8684
8685         setup_min_unmapped_ratio();
8686
8687         return 0;
8688 }
8689
8690 static void setup_min_slab_ratio(void)
8691 {
8692         pg_data_t *pgdat;
8693         struct zone *zone;
8694
8695         for_each_online_pgdat(pgdat)
8696                 pgdat->min_slab_pages = 0;
8697
8698         for_each_zone(zone)
8699                 zone->zone_pgdat->min_slab_pages += (zone_managed_pages(zone) *
8700                                                      sysctl_min_slab_ratio) / 100;
8701 }
8702
8703 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8704                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8705 {
8706         int rc;
8707
8708         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8709         if (rc)
8710                 return rc;
8711
8712         setup_min_slab_ratio();
8713
8714         return 0;
8715 }
8716 #endif
8717
8718 /*
8719  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
8720  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
8721  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
8722  *
8723  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
8724  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
8725  * if in function of the boot time zone sizes.
8726  */
8727 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8728                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8729 {
8730         int i;
8731
8732         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8733
8734         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
8735                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[i] < 1)
8736                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[i] = 0;
8737         }
8738
8739         setup_per_zone_lowmem_reserve();
8740         return 0;
8741 }
8742
8743 /*
8744  * percpu_pagelist_high_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
8745  * cpu. It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
8746  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
8747  */
8748 int percpu_pagelist_high_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table,
8749                 int write, void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8750 {
8751         struct zone *zone;
8752         int old_percpu_pagelist_high_fraction;
8753         int ret;
8754
8755         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
8756         old_percpu_pagelist_high_fraction = percpu_pagelist_high_fraction;
8757
8758         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8759         if (!write || ret < 0)
8760                 goto out;
8761
8762         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
8763         if (percpu_pagelist_high_fraction &&
8764             percpu_pagelist_high_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_HIGH_FRACTION) {
8765                 percpu_pagelist_high_fraction = old_percpu_pagelist_high_fraction;
8766                 ret = -EINVAL;
8767                 goto out;
8768         }
8769
8770         /* No change? */
8771         if (percpu_pagelist_high_fraction == old_percpu_pagelist_high_fraction)
8772                 goto out;
8773
8774         for_each_populated_zone(zone)
8775                 zone_set_pageset_high_and_batch(zone, 0);
8776 out:
8777         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
8778         return ret;
8779 }
8780
8781 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
8782 /*
8783  * Returns the number of pages that arch has reserved but
8784  * is not known to alloc_large_system_hash().
8785  */
8786 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
8787 {
8788         return 0;
8789 }
8790 #endif
8791
8792 /*
8793  * Adaptive scale is meant to reduce sizes of hash tables on large memory
8794  * machines. As memory size is increased the scale is also increased but at
8795  * slower pace.  Starting from ADAPT_SCALE_BASE (64G), every time memory
8796  * quadruples the scale is increased by one, which means the size of hash table
8797  * only doubles, instead of quadrupling as well.
8798  * Because 32-bit systems cannot have large physical memory, where this scaling
8799  * makes sense, it is disabled on such platforms.
8800  */
8801 #if __BITS_PER_LONG > 32
8802 #define ADAPT_SCALE_BASE        (64ul << 30)
8803 #define ADAPT_SCALE_SHIFT       2
8804 #define ADAPT_SCALE_NPAGES      (ADAPT_SCALE_BASE >> PAGE_SHIFT)
8805 #endif
8806
8807 /*
8808  * allocate a large system hash table from bootmem
8809  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
8810  *   quantity of entries
8811  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
8812  */
8813 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
8814                                      unsigned long bucketsize,
8815                                      unsigned long numentries,
8816                                      int scale,
8817                                      int flags,
8818                                      unsigned int *_hash_shift,
8819                                      unsigned int *_hash_mask,
8820                                      unsigned long low_limit,
8821                                      unsigned long high_limit)
8822 {
8823         unsigned long long max = high_limit;
8824         unsigned long log2qty, size;
8825         void *table = NULL;
8826         gfp_t gfp_flags;
8827         bool virt;
8828         bool huge;
8829
8830         /* allow the kernel cmdline to have a say */
8831         if (!numentries) {
8832                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
8833                 numentries = nr_kernel_pages;
8834                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
8835
8836                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
8837                 if (PAGE_SHIFT < 20)
8838                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
8839
8840 #if __BITS_PER_LONG > 32
8841                 if (!high_limit) {
8842                         unsigned long adapt;
8843
8844                         for (adapt = ADAPT_SCALE_NPAGES; adapt < numentries;
8845                              adapt <<= ADAPT_SCALE_SHIFT)
8846                                 scale++;
8847                 }
8848 #endif
8849
8850                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
8851                 if (scale > PAGE_SHIFT)
8852                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
8853                 else
8854                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
8855
8856                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
8857                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
8858                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
8859                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
8860                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
8861                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
8862                                 BUG_ON(!numentries);
8863                         }
8864                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
8865                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
8866         }
8867         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
8868
8869         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
8870         if (max == 0) {
8871                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
8872                 do_div(max, bucketsize);
8873         }
8874         max = min(max, 0x80000000ULL);
8875
8876         if (numentries < low_limit)
8877                 numentries = low_limit;
8878         if (numentries > max)
8879                 numentries = max;
8880
8881         log2qty = ilog2(numentries);
8882
8883         gfp_flags = (flags & HASH_ZERO) ? GFP_ATOMIC | __GFP_ZERO : GFP_ATOMIC;
8884         do {
8885                 virt = false;
8886                 size = bucketsize << log2qty;
8887                 if (flags & HASH_EARLY) {
8888                         if (flags & HASH_ZERO)
8889                                 table = memblock_alloc(size, SMP_CACHE_BYTES);
8890                         else
8891                                 table = memblock_alloc_raw(size,
8892                                                            SMP_CACHE_BYTES);
8893                 } else if (get_order(size) >= MAX_ORDER || hashdist) {
8894                         table = __vmalloc(size, gfp_flags);
8895                         virt = true;
8896                         if (table)
8897                                 huge = is_vm_area_hugepages(table);
8898                 } else {
8899                         /*
8900                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
8901                          * some pages at the end of hash table which
8902                          * alloc_pages_exact() automatically does
8903                          */
8904                         table = alloc_pages_exact(size, gfp_flags);
8905                         kmemleak_alloc(table, size, 1, gfp_flags);
8906                 }
8907         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
8908
8909         if (!table)
8910                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
8911
8912         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes, %s)\n",
8913                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size,
8914                 virt ? (huge ? "vmalloc hugepage" : "vmalloc") : "linear");
8915
8916         if (_hash_shift)
8917                 *_hash_shift = log2qty;
8918         if (_hash_mask)
8919                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
8920
8921         return table;
8922 }
8923
8924 /*
8925  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
8926  *
8927  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
8928  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. And __PageMovable
8929  * check without lock_page also may miss some movable non-lru pages at
8930  * race condition. So you can't expect this function should be exact.
8931  *
8932  * Returns a page without holding a reference. If the caller wants to
8933  * dereference that page (e.g., dumping), it has to make sure that it
8934  * cannot get removed (e.g., via memory unplug) concurrently.
8935  *
8936  */
8937 struct page *has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page,
8938                                  int migratetype, int flags)
8939 {
8940         unsigned long iter = 0;
8941         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
8942         unsigned long offset = pfn % pageblock_nr_pages;
8943
8944         if (is_migrate_cma_page(page)) {
8945                 /*
8946                  * CMA allocations (alloc_contig_range) really need to mark
8947                  * isolate CMA pageblocks even when they are not movable in fact
8948                  * so consider them movable here.
8949                  */
8950                 if (is_migrate_cma(migratetype))
8951                         return NULL;
8952
8953                 return page;
8954         }
8955
8956         for (; iter < pageblock_nr_pages - offset; iter++) {
8957                 page = pfn_to_page(pfn + iter);
8958
8959                 /*
8960                  * Both, bootmem allocations and memory holes are marked
8961                  * PG_reserved and are unmovable. We can even have unmovable
8962                  * allocations inside ZONE_MOVABLE, for example when
8963                  * specifying "movablecore".
8964                  */
8965                 if (PageReserved(page))
8966                         return page;
8967
8968                 /*
8969                  * If the zone is movable and we have ruled out all reserved
8970                  * pages then it should be reasonably safe to assume the rest
8971                  * is movable.
8972                  */
8973                 if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
8974                         continue;
8975
8976                 /*
8977                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
8978                  * THPs are on the LRU, but need to be counted as #small pages.
8979                  * We need not scan over tail pages because we don't
8980                  * handle each tail page individually in migration.
8981                  */
8982                 if (PageHuge(page) || PageTransCompound(page)) {
8983                         struct page *head = compound_head(page);
8984                         unsigned int skip_pages;
8985
8986                         if (PageHuge(page)) {
8987                                 if (!hugepage_migration_supported(page_hstate(head)))
8988                                         return page;
8989                         } else if (!PageLRU(head) && !__PageMovable(head)) {
8990                                 return page;
8991                         }
8992
8993                         skip_pages = compound_nr(head) - (page - head);
8994                         iter += skip_pages - 1;
8995                         continue;
8996                 }
8997
8998                 /*
8999                  * We can't use page_count without pin a page
9000                  * because another CPU can free compound page.
9001                  * This check already skips compound tails of THP
9002                  * because their page->_refcount is zero at all time.
9003                  */
9004                 if (!page_ref_count(page)) {
9005                         if (PageBuddy(page))
9006                                 iter += (1 << buddy_order(page)) - 1;
9007                         continue;
9008                 }
9009
9010                 /*
9011                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
9012                  * page_count() is not 0.
9013                  */
9014                 if ((flags & MEMORY_OFFLINE) && PageHWPoison(page))
9015                         continue;
9016
9017                 /*
9018                  * We treat all PageOffline() pages as movable when offlining
9019                  * to give drivers a chance to decrement their reference count
9020                  * in MEM_GOING_OFFLINE in order to indicate that these pages
9021                  * can be offlined as there are no direct references anymore.
9022                  * For actually unmovable PageOffline() where the driver does
9023                  * not support this, we will fail later when trying to actually
9024                  * move these pages that still have a reference count > 0.
9025                  * (false negatives in this function only)
9026                  */
9027                 if ((flags & MEMORY_OFFLINE) && PageOffline(page))
9028                         continue;
9029
9030                 if (__PageMovable(page) || PageLRU(page))
9031                         continue;
9032
9033                 /*
9034                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
9035                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
9036                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
9037                  */
9038                 return page;
9039         }
9040         return NULL;
9041 }
9042
9043 #ifdef CONFIG_CONTIG_ALLOC
9044 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
9045 {
9046         return ALIGN_DOWN(pfn, MAX_ORDER_NR_PAGES);
9047 }
9048
9049 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
9050 {
9051         return ALIGN(pfn, MAX_ORDER_NR_PAGES);
9052 }
9053
9054 #if defined(CONFIG_DYNAMIC_DEBUG) || \
9055         (defined(CONFIG_DYNAMIC_DEBUG_CORE) && defined(DYNAMIC_DEBUG_MODULE))
9056 /* Usage: See admin-guide/dynamic-debug-howto.rst */
9057 static void alloc_contig_dump_pages(struct list_head *page_list)
9058 {
9059         DEFINE_DYNAMIC_DEBUG_METADATA(descriptor, "migrate failure");
9060
9061         if (DYNAMIC_DEBUG_BRANCH(descriptor)) {
9062                 struct page *page;
9063
9064                 dump_stack();
9065                 list_for_each_entry(page, page_list, lru)
9066                         dump_page(page, "migration failure");
9067         }
9068 }
9069 #else
9070 static inline void alloc_contig_dump_pages(struct list_head *page_list)
9071 {
9072 }
9073 #endif
9074
9075 /* [start, end) must belong to a single zone. */
9076 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
9077                                         unsigned long start, unsigned long end)
9078 {
9079         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
9080         unsigned int nr_reclaimed;
9081         unsigned long pfn = start;
9082         unsigned int tries = 0;
9083         int ret = 0;
9084         struct migration_target_control mtc = {
9085                 .nid = zone_to_nid(cc->zone),
9086                 .gfp_mask = GFP_USER | __GFP_MOVABLE | __GFP_RETRY_MAYFAIL,
9087         };
9088
9089         lru_cache_disable();
9090
9091         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
9092                 if (fatal_signal_pending(current)) {
9093                         ret = -EINTR;
9094                         break;
9095                 }
9096
9097                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
9098                         cc->nr_migratepages = 0;
9099                         ret = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
9100                         if (ret && ret != -EAGAIN)
9101                                 break;
9102                         pfn = cc->migrate_pfn;
9103                         tries = 0;
9104                 } else if (++tries == 5) {
9105                         ret = -EBUSY;
9106                         break;
9107                 }
9108
9109                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
9110                                                         &cc->migratepages);
9111                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
9112
9113                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migration_target,
9114                         NULL, (unsigned long)&mtc, cc->mode, MR_CONTIG_RANGE, NULL);
9115
9116                 /*
9117                  * On -ENOMEM, migrate_pages() bails out right away. It is pointless
9118                  * to retry again over this error, so do the same here.
9119                  */
9120                 if (ret == -ENOMEM)
9121                         break;
9122         }
9123
9124         lru_cache_enable();
9125         if (ret < 0) {
9126                 if (ret == -EBUSY)
9127                         alloc_contig_dump_pages(&cc->migratepages);
9128                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
9129                 return ret;
9130         }
9131         return 0;
9132 }
9133
9134 /**
9135  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
9136  * @start:      start PFN to allocate
9137  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
9138  * @migratetype:        migratetype of the underlying pageblocks (either
9139  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
9140  *                      in range must have the same migratetype and it must
9141  *                      be either of the two.
9142  * @gfp_mask:   GFP mask to use during compaction
9143  *
9144  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
9145  * aligned.  The PFN range must belong to a single zone.
9146  *
9147  * The first thing this routine does is attempt to MIGRATE_ISOLATE all
9148  * pageblocks in the range.  Once isolated, the pageblocks should not
9149  * be modified by others.
9150  *
9151  * Return: zero on success or negative error code.  On success all
9152  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
9153  * need to be freed with free_contig_range().
9154  */
9155 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
9156                        unsigned migratetype, gfp_t gfp_mask)
9157 {
9158         unsigned long outer_start, outer_end;
9159         unsigned int order;
9160         int ret = 0;
9161
9162         struct compact_control cc = {
9163                 .nr_migratepages = 0,
9164                 .order = -1,
9165                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
9166                 .mode = MIGRATE_SYNC,
9167                 .ignore_skip_hint = true,
9168                 .no_set_skip_hint = true,
9169                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
9170                 .alloc_contig = true,
9171         };
9172         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
9173
9174         /*
9175          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
9176          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
9177          * have different sizes, and due to the way page allocator
9178          * work, we align the range to biggest of the two pages so
9179          * that page allocator won't try to merge buddies from
9180          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
9181          * other migration type.
9182          *
9183          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
9184          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
9185          * we are interested in).  This will put all the pages in
9186          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
9187          *
9188          * When this is done, we take the pages in range from page
9189          * allocator removing them from the buddy system.  This way
9190          * page allocator will never consider using them.
9191          *
9192          * This lets us mark the pageblocks back as
9193          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
9194          * aligned range but not in the unaligned, original range are
9195          * put back to page allocator so that buddy can use them.
9196          */
9197
9198         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
9199                                        pfn_max_align_up(end), migratetype, 0);
9200         if (ret)
9201                 return ret;
9202
9203         drain_all_pages(cc.zone);
9204
9205         /*
9206          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
9207          * So, just fall through. test_pages_isolated() has a tracepoint
9208          * which will report the busy page.
9209          *
9210          * It is possible that busy pages could become available before
9211          * the call to test_pages_isolated, and the range will actually be
9212          * allocated.  So, if we fall through be sure to clear ret so that
9213          * -EBUSY is not accidentally used or returned to caller.
9214          */
9215         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
9216         if (ret && ret != -EBUSY)
9217                 goto done;
9218         ret = 0;
9219
9220         /*
9221          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
9222          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
9223          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
9224          * What we are going to do is to allocate all pages from
9225          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
9226          *
9227          * The only problem is that pages at the beginning and at the
9228          * end of interesting range may be not aligned with pages that
9229          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
9230          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
9231          * once this is done free the pages we are not interested in.
9232          *
9233          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
9234          * isolated thus they won't get removed from buddy.
9235          */
9236
9237         order = 0;
9238         outer_start = start;
9239         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
9240                 if (++order >= MAX_ORDER) {
9241                         outer_start = start;
9242                         break;
9243                 }
9244                 outer_start &= ~0UL << order;
9245         }
9246
9247         if (outer_start != start) {
9248                 order = buddy_order(pfn_to_page(outer_start));
9249
9250                 /*
9251                  * outer_start page could be small order buddy page and
9252                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
9253                  * in this case to report failed page properly
9254                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
9255                  */
9256                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
9257                         outer_start = start;
9258         }
9259
9260         /* Make sure the range is really isolated. */
9261         if (test_pages_isolated(outer_start, end, 0)) {
9262                 ret = -EBUSY;
9263                 goto done;
9264         }
9265
9266         /* Grab isolated pages from freelists. */
9267         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
9268         if (!outer_end) {
9269                 ret = -EBUSY;
9270                 goto done;
9271         }
9272
9273         /* Free head and tail (if any) */
9274         if (start != outer_start)
9275                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
9276         if (end != outer_end)
9277                 free_contig_range(end, outer_end - end);
9278
9279 done:
9280         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
9281                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
9282         return ret;
9283 }
9284 EXPORT_SYMBOL(alloc_contig_range);
9285
9286 static int __alloc_contig_pages(unsigned long start_pfn,
9287                                 unsigned long nr_pages, gfp_t gfp_mask)
9288 {
9289         unsigned long end_pfn = start_pfn + nr_pages;
9290
9291         return alloc_contig_range(start_pfn, end_pfn, MIGRATE_MOVABLE,
9292                                   gfp_mask);
9293 }
9294
9295 static bool pfn_range_valid_contig(struct zone *z, unsigned long start_pfn,
9296                                    unsigned long nr_pages)
9297 {
9298         unsigned long i, end_pfn = start_pfn + nr_pages;
9299         struct page *page;
9300
9301         for (i = start_pfn; i < end_pfn; i++) {
9302                 page = pfn_to_online_page(i);
9303                 if (!page)
9304                         return false;
9305
9306                 if (page_zone(page) != z)
9307                         return false;
9308
9309                 if (PageReserved(page))
9310                         return false;
9311         }
9312         return true;
9313 }
9314
9315 static bool zone_spans_last_pfn(const struct zone *zone,
9316                                 unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
9317 {
9318         unsigned long last_pfn = start_pfn + nr_pages - 1;
9319
9320         return zone_spans_pfn(zone, last_pfn);
9321 }
9322
9323 /**
9324  * alloc_contig_pages() -- tries to find and allocate contiguous range of pages
9325  * @nr_pages:   Number of contiguous pages to allocate
9326  * @gfp_mask:   GFP mask to limit search and used during compaction
9327  * @nid:        Target node
9328  * @nodemask:   Mask for other possible nodes
9329  *
9330  * This routine is a wrapper around alloc_contig_range(). It scans over zones
9331  * on an applicable zonelist to find a contiguous pfn range which can then be
9332  * tried for allocation with alloc_contig_range(). This routine is intended
9333  * for allocation requests which can not be fulfilled with the buddy allocator.
9334  *
9335  * The allocated memory is always aligned to a page boundary. If nr_pages is a
9336  * power of two, then allocated range is also guaranteed to be aligned to same
9337  * nr_pages (e.g. 1GB request would be aligned to 1GB).
9338  *
9339  * Allocated pages can be freed with free_contig_range() or by manually calling
9340  * __free_page() on each allocated page.
9341  *
9342  * Return: pointer to contiguous pages on success, or NULL if not successful.
9343  */
9344 struct page *alloc_contig_pages(unsigned long nr_pages, gfp_t gfp_mask,
9345                                 int nid, nodemask_t *nodemask)
9346 {
9347         unsigned long ret, pfn, flags;
9348         struct zonelist *zonelist;
9349         struct zone *zone;
9350         struct zoneref *z;
9351
9352         zonelist = node_zonelist(nid, gfp_mask);
9353         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
9354                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
9355                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
9356
9357                 pfn = ALIGN(zone->zone_start_pfn, nr_pages);
9358                 while (zone_spans_last_pfn(zone, pfn, nr_pages)) {
9359                         if (pfn_range_valid_contig(zone, pfn, nr_pages)) {
9360                                 /*
9361                                  * We release the zone lock here because
9362                                  * alloc_contig_range() will also lock the zone
9363                                  * at some point. If there's an allocation
9364                                  * spinning on this lock, it may win the race
9365                                  * and cause alloc_contig_range() to fail...
9366                                  */
9367                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
9368                                 ret = __alloc_contig_pages(pfn, nr_pages,
9369                                                         gfp_mask);
9370                                 if (!ret)
9371                                         return pfn_to_page(pfn);
9372                                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
9373                         }
9374                         pfn += nr_pages;
9375                 }
9376                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
9377         }
9378         return NULL;
9379 }
9380 #endif /* CONFIG_CONTIG_ALLOC */
9381
9382 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages)
9383 {
9384         unsigned long count = 0;
9385
9386         for (; nr_pages--; pfn++) {
9387                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
9388
9389                 count += page_count(page) != 1;
9390                 __free_page(page);
9391         }
9392         WARN(count != 0, "%lu pages are still in use!\n", count);
9393 }
9394 EXPORT_SYMBOL(free_contig_range);
9395
9396 /*
9397  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
9398  * page high values need to be recalculated.
9399  */
9400 void zone_pcp_update(struct zone *zone, int cpu_online)
9401 {
9402         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
9403         zone_set_pageset_high_and_batch(zone, cpu_online);
9404         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
9405 }
9406
9407 /*
9408  * Effectively disable pcplists for the zone by setting the high limit to 0
9409  * and draining all cpus. A concurrent page freeing on another CPU that's about
9410  * to put the page on pcplist will either finish before the drain and the page
9411  * will be drained, or observe the new high limit and skip the pcplist.
9412  *
9413  * Must be paired with a call to zone_pcp_enable().
9414  */
9415 void zone_pcp_disable(struct zone *zone)
9416 {
9417         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
9418         __zone_set_pageset_high_and_batch(zone, 0, 1);
9419         __drain_all_pages(zone, true);
9420 }
9421
9422 void zone_pcp_enable(struct zone *zone)
9423 {
9424         __zone_set_pageset_high_and_batch(zone, zone->pageset_high, zone->pageset_batch);
9425         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
9426 }
9427
9428 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
9429 {
9430         int cpu;
9431         struct per_cpu_zonestat *pzstats;
9432
9433         if (zone->per_cpu_pageset != &boot_pageset) {
9434                 for_each_online_cpu(cpu) {
9435                         pzstats = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_zonestats, cpu);
9436                         drain_zonestat(zone, pzstats);
9437                 }
9438                 free_percpu(zone->per_cpu_pageset);
9439                 free_percpu(zone->per_cpu_zonestats);
9440                 zone->per_cpu_pageset = &boot_pageset;
9441                 zone->per_cpu_zonestats = &boot_zonestats;
9442         }
9443 }
9444
9445 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
9446 /*
9447  * All pages in the range must be in a single zone, must not contain holes,
9448  * must span full sections, and must be isolated before calling this function.
9449  */
9450 void __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
9451 {
9452         unsigned long pfn = start_pfn;
9453         struct page *page;
9454         struct zone *zone;
9455         unsigned int order;
9456         unsigned long flags;
9457
9458         offline_mem_sections(pfn, end_pfn);
9459         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
9460         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
9461         while (pfn < end_pfn) {
9462                 page = pfn_to_page(pfn);
9463                 /*
9464                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
9465                  * page_count() is not 0.
9466                  */
9467                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
9468                         pfn++;
9469                         continue;
9470                 }
9471                 /*
9472                  * At this point all remaining PageOffline() pages have a
9473                  * reference count of 0 and can simply be skipped.
9474                  */
9475                 if (PageOffline(page)) {
9476                         BUG_ON(page_count(page));
9477                         BUG_ON(PageBuddy(page));
9478                         pfn++;
9479                         continue;
9480                 }
9481
9482                 BUG_ON(page_count(page));
9483                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
9484                 order = buddy_order(page);
9485                 del_page_from_free_list(page, zone, order);
9486                 pfn += (1 << order);
9487         }
9488         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
9489 }
9490 #endif
9491
9492 /*
9493  * This function returns a stable result only if called under zone lock.
9494  */
9495 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
9496 {
9497         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
9498         unsigned int order;
9499
9500         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
9501                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
9502
9503                 if (PageBuddy(page_head) &&
9504                     buddy_order_unsafe(page_head) >= order)
9505                         break;
9506         }
9507
9508         return order < MAX_ORDER;
9509 }
9510 EXPORT_SYMBOL(is_free_buddy_page);
9511
9512 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
9513 /*
9514  * Break down a higher-order page in sub-pages, and keep our target out of
9515  * buddy allocator.
9516  */
9517 static void break_down_buddy_pages(struct zone *zone, struct page *page,
9518                                    struct page *target, int low, int high,
9519                                    int migratetype)
9520 {
9521         unsigned long size = 1 << high;
9522         struct page *current_buddy, *next_page;
9523
9524         while (high > low) {
9525                 high--;
9526                 size >>= 1;
9527
9528                 if (target >= &page[size]) {
9529                         next_page = page + size;
9530                         current_buddy = page;
9531                 } else {
9532                         next_page = page;
9533                         current_buddy = page + size;
9534                 }
9535
9536                 if (set_page_guard(zone, current_buddy, high, migratetype))
9537                         continue;
9538
9539                 if (current_buddy != target) {
9540                         add_to_free_list(current_buddy, zone, high, migratetype);
9541                         set_buddy_order(current_buddy, high);
9542                         page = next_page;
9543                 }
9544         }
9545 }
9546
9547 /*
9548  * Take a page that will be marked as poisoned off the buddy allocator.
9549  */
9550 bool take_page_off_buddy(struct page *page)
9551 {
9552         struct zone *zone = page_zone(page);
9553         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
9554         unsigned long flags;
9555         unsigned int order;
9556         bool ret = false;
9557
9558         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
9559         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
9560                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
9561                 int page_order = buddy_order(page_head);
9562
9563                 if (PageBuddy(page_head) && page_order >= order) {
9564                         unsigned long pfn_head = page_to_pfn(page_head);
9565                         int migratetype = get_pfnblock_migratetype(page_head,
9566                                                                    pfn_head);
9567
9568                         del_page_from_free_list(page_head, zone, page_order);
9569                         break_down_buddy_pages(zone, page_head, page, 0,
9570                                                 page_order, migratetype);
9571                         SetPageHWPoisonTakenOff(page);
9572                         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
9573                                 __mod_zone_freepage_state(zone, -1, migratetype);
9574                         ret = true;
9575                         break;
9576                 }
9577                 if (page_count(page_head) > 0)
9578                         break;
9579         }
9580         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
9581         return ret;
9582 }
9583
9584 /*
9585  * Cancel takeoff done by take_page_off_buddy().
9586  */
9587 bool put_page_back_buddy(struct page *page)
9588 {
9589         struct zone *zone = page_zone(page);
9590         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
9591         unsigned long flags;
9592         int migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
9593         bool ret = false;
9594
9595         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
9596         if (put_page_testzero(page)) {
9597                 ClearPageHWPoisonTakenOff(page);
9598                 __free_one_page(page, pfn, zone, 0, migratetype, FPI_NONE);
9599                 if (TestClearPageHWPoison(page)) {
9600                         num_poisoned_pages_dec();
9601                         ret = true;
9602                 }
9603         }
9604         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
9605
9606         return ret;
9607 }
9608 #endif
9609
9610 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
9611 bool has_managed_dma(void)
9612 {
9613         struct pglist_data *pgdat;
9614
9615         for_each_online_pgdat(pgdat) {
9616                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[ZONE_DMA];
9617
9618                 if (managed_zone(zone))
9619                         return true;
9620         }
9621         return false;
9622 }
9623 #endif /* CONFIG_ZONE_DMA */